Розробка математичної моделі газодинамічного сепарування для проектування енергозберігаючих вихрових сепараторів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139399

Ключові слова:

вихровий сепаратор, гетерогенна суміш, газодинамічні параметри, коефіцієнт ефективності, коефіцієнт чіткості, продуктивність

Анотація

Розроблено математичну модель процесу сепарування гетерогенних полідисперсних сумішей у запропонованих енергозберігаючих вихрових сепараторах, яка представлена системою диференціальних рівнянь, що зв’язує параметри регулювання процесом із геометричними розмірами апарату. Показано можливість розв’язання математичної моделі на основі методу сіток для визначення вихідних параметрів і параметрів управління процесом сепарування, а також для визначення координат компонент з різними формами, щільностями, аеродинамічними та газодинамічними властивостями. Це зменшить час на розрахунки газодинамічних вихрових сепараторів буд-яких сумішей. Доведено достовірність розрахунку на основі методу сіток за допомогою зіставлення його з результатами експерименту. Це дозволяє розраховувати і проектувати вихрові сепаратори без дорогих калібрувальних сит і енергоємного вібраційного обладнання. Встановлено область зміни загальноприйнятих у зерноперероблювальній промисловості коефіцієнтів ефективності і чіткості сепарування суміші борошна, які вказують на наявність невідсепарованих шкідливих компонент у вихідному продукту та вміст якісних компонент у відходах, що не повинні перевищувати 2 %. Визначено граничні значення коефіцієнтів ефективності hе=88 % і чіткості hч =0,9 суміші борошна вищого, першого і другого сортів, які можуть прийматися вихідними при проектуванні вихрових сепараторів. Доведено можливість управління процесом сепарування внаслідок зміни газодинамічних параметрів гетерогенної суміші на вході у сепаратор. Це дозволить змінювати швидкості перерозподілу компонент суміші і отримати необхідні показники по вихідному продукту з наперед заданим ступенем чистоти. Результати досліджень доводять можливість втілення вихрових сепараторів у промислове виробництво, що значно зменшить затрати на підготовку сировини у зерноперероблювальній, вугільній та ін. галузях, а також при виробництві доломіту, будівельних матеріалів, тощо. Застосування вихрових газодинамічних сепараторів у технологічних процесах дозволить покращити екологію виробництва і знизити експлуатаційні витрати на обслуговування і ремонт, тому що працюють за замкнутім циклом і не мають багатокоштовних калібрувальних сит і електроприводів

Біографії авторів

Ludmila Knaub, Військова академія вул. Фонтанська дорога, 10, м. Одеса, Україна, 65009

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інженерної механіки

Natalia Maslich, Військова академія вул. Фонтанська дорога, 10, м. Одеса, Україна, 65009

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інженерної механіки

Tatiana Rabochaya, Військова академія вул. Фонтанська дорога, 10, м. Одеса, Україна, 65009

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інженерної механіки

Посилання

  1. Knaub, L. V. (2003). Hazodynamichnyi vykhrovyi separator. Vybratsiy v tekhnyke y tekhnolohyiakh, 1 (27), 44–48.
  2. Knaub, L. V. (2003). Gazodinamicheskie processy v vihrevyh apparatah. Odessa: Astroprint, 279.
  3. Hubenia, O. O., Sukhenko, Yu. H., Bondareneko, O. A., Stepchenko, V. V. (2012). Efektyvne separuvannia zerna pered lushchenniam. Udoskonalennia protsesiv i obladnannia – zaporuka innovatsiynoho rozvytku kharchovoi promyslovosti: mat. mizhn. nauk-prakt. konf. Kyiv: NUKhT, 87–89.
  4. Piven', M. V. (2017). Effektivnost' separirovaniya zernovyh smesey ploskimi vibroreshetkami s razryhlitelyami. Inzheneriya pryrodokorystuvannia, 2 (8), 38–44.
  5. Korolev, V. Yu., Nazarov, A. L. (2010). Razdelenie smesey veroyatnostnyh raspredeleniy pri pomoshchi setochnyh metodov momentov i maksimal'nogo pravdopodobiya. Avtomatika i telemekhanika, 3, 99–116.
  6. Motsamai, O. S. (2010). Investigation of the Influence of Hydrocyclone Geometric and Flow Parameters on Its Performance Using CFD. Advances in Mechanical Engineering, 2, 593689. doi: https://doi.org/10.1155/2010/593689
  7. Sakin, A., Karagoz, I. (2017). Numerical prediction of short-cut flows in gas-solid reverse flow cyclone separators. Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly, 23 (4), 483–493. doi: https://doi.org/10.2298/ciceq161009002s
  8. Pozdnyakov, V. M., Zelenko, S. A. (2016). Eksperimental'nye issledovaniya processa vibropnevmoseparirovaniya komponentov zernovoy massy v psevdoszhizhennom sloe. Mat. mizhn. spets. nauk-prakt. konf. Kyiv: NUKhT, 77–80.
  9. Kyrpa, M. Ya., Skotar, S. O. (2007). Osoblyvosti separuvannia zerna kukurudzy. Biul. in-tu zern. hosp-va UAAN, 30, 127–132.
  10. Bokovikova, T. N., Savickiy, S. Yu. (2011). Razrabotka i issledovanie vihrevogo apparata dlya podgotovki poputnogo neftyanogo gaza k transportu. Himicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie, 8, 27–29.
  11. Ameri, M., Behnia, B. (2009). The study of key design parameters effects on the vortex tube performance. Journal of Thermal Science, 18 (4), 370–376. doi: https://doi.org/10.1007/s11630-009-0370-4
  12. Aljuwayhel, N. F., Nellis, G. F., Klein, S. A. (2005). Parametric and internal study of the vortex tube using a CFD model. International Journal of Refrigeration, 28 (3), 442–450. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2004.04.004
  13. Tsynaeva, A. Tsynaeva, E. (2018). Application of Ranque-Hilsh Vortex Tube and Leontiev Tube for Cooling System of Electrical Machines. Problems of the Regional Energetics, 1 (36), 26–35. doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.1217246
  14. Fuzeeva, A. A. (2009). Chislennoe modelirovanie temperaturnoy stratifikacii v vihrevyh trubah. Matematicheskoe modelirovanie, 18 (9), 113–120.
  15. Knaub, L. V. (2016). Maloenerhoiemni vykhrovi separatory heterohennykh sumishei. Ahrarnyi Visnyk Prychornomoria, 80, 128–137.
  16. Kalashnik, M. V., Visheratin, K. N. (2008). Ciklostoficheskoe prisposoblenie v zakruchennyh gazovyh potokah i vihrevoy effekt Ranka. ZhETF, 133 (4), 935–947.
  17. Visheratin, K. N., Vasil'ev, V. I., Kalashnik, M. V., Sizov, N. I. (2008). Trubka Ranka – teoreticheskoe i eksperimental'noe issledovanie putey povysheniya effektivnosti. Trudy regional'nogo konkursa nauchnyh proektov v oblasti estestvennyh nauk, 14, 498–506.
  18. Barsukov, S. I., Kuznecov, V. I. (1983). Vihrevoy effekt Ranka. Irkutsk: Izd-vo Irkut. un-ta, 121.
  19. Kuznecov, V. I. (1995). Teoriya i raschet effekta Ranka. Omsk: OmPI, 218.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-07-24

Як цитувати

Knaub, L., Maslich, N., & Rabochaya, T. (2018). Розробка математичної моделі газодинамічного сепарування для проектування енергозберігаючих вихрових сепараторів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8 (94), 32–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139399

Номер

Том 4 № 8 (94) (2018): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Ludmila Knaub, Natalia Maslich, Tatiana Rabochaya

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.