Узагальнення аеродинамічних характеристик циклонних та вихрових камер при їх функціонуванні

Автор(и)

  • Inna Pitak Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-5073-2942
  • Valery Shaporev Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-1652-4688
  • Oleg Pitak Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5912-4604
  • Serhii Briankin Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-0444-9107
  • Mykhailo Vasyliev Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-4635-9257

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.128043

Ключові слова:

аеродисперсний потік, вихрова камера, циклонний апарат, методи очищення від пилу

Анотація

Об’єктом дослідження є циклонні та вихрові камери. Пиловловлювачі у виді циклонів та вихрових камер є перспективними для дослідження процесу та удосконалення їх конструкцій. Одними з найбільш проблемних місць є очистка аеродисперсних систем, високий гідравлічний опір, складна експлуатація і установка, необхідність в потужному тягодуттєвому пристрої.

Методи, що застосовуються для очищення аеродисперсних систем від пилу, туману та шкідливих домішок, і необхідна ефективність очищення визначаються санітарними і технологічними вимогами. Також вони залежать від фізико-хімічних властивостей самих домішок, від складу та активності реагентів, від конструктивного рішення пристроїв, які застосовуються для очищення. У зв’язку з цим застосовують різні технології та методи очищення.

В ході дослідження:

– виконано аналіз стану теоретичного опису процесів «сухого» очищення аеродисперсних систем і відомих конструкцій;

– виконано аналіз методів розрахунку ступеня очищення газу від пилу;

– доведено, що сучасні методи розрахунку не враховують деякі параметри а саме:

  • характерної структури закрученого потоку;
  • згасання інтенсивності закрутки по мірі віддалення потоку від завихрювача;
  • зміни густини газу у радіальному напрямку під впливом відцентрових масових сил;
  • зміни розподілу дисперсних часток за розмірами після проходження аеродисперсної системи завихрювачів;

– запропоновано розглядати, при розрахунках та дослідженнях, пилоочисний пристрій як комплекс;

– доказано, що запропонована конструкція найбільш повно відображає особливості процесу «сухого» очищення пилогазового потоку;

– отримано рівняння, яке попередньо дозволяє оцінювати тангенційну складову швидкості обертання аеродисперсної системи в циклоні;

– доведено, що тангенційна складова швидкості обертання аеродисперсної системи у вихровому апараті змінюється в залежності від інтенсивності вихору і його затухання.

Завдяки дослідженню динаміки потоку можливо підвищити ступінь очистки потоку, вдосконалити конструкцію пилоочисного обладнання.

Біографії авторів

Inna Pitak, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Valery Shaporev, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Oleg Pitak, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кафедра охорони праці та навколишнього середовища

Serhii Briankin, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Начальник курсу факультету військової підготовки

Mykhailo Vasyliev, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Посилання

  1. Natsionalna dopovid pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha v Ukraini u 2014 rotsi. (2016). Kyiv: Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine, FOP Hrin D. S., 350. Available at: https://menr.gov.ua/files/docs/%D0%A3%202014%20%D0%A0%D0%9E%D0%A6%D0%86.pdf. Last accessed: 20.03.2018.
  2. Shvidkiy, V. S., Ladigichev, M. G. (2002). Ochistka gazov. Moscow: Teploenergetik, 640.
  3. Vetoshin, A. G. (2005). Protsessy i apparaty pyleochistki. Penza: Penza State University, 210.
  4. Tkach, G. A., Shaporev, V. P., Titov, V. M. (1999). Proizvodstvo sody po malootkhodnoy tekhnologii. Kharkiv: KhGPU, 430.
  5. Shaporev, V. P., Pitak, I. V., Vasilyev, M. I. (2015). K voprosu o kharaktere svyazi vody v gidrokside kaltsiya. Vestnik NTU «KhPI». Khimiya, khimicheskaya tekhnologiya i ekologiya, 50 (1159), 121–127.
  6. Shaporev, V., Pitak, I., Pitak, O., Briankin, S. (2017). Study of functioning of a vortex tube with a two-phase flow. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (88)), 51–60. doi:10.15587/1729-4061.2017.108424
  7. Briankin, S. S., Pitak, I. V., Shaporev, V. P. (2017). Tekhnika obespylivaniya na peredele obdzhiga karbonata kaltsiya. XI Mіzhnarodna naukovo-praktichna konferentsіya magіstrіv ta aspіrantіv. Kharkiv: NTU «KhPI», 11–12.
  8. Pitak, I. V. (2014). Study of experimental-industrial design of rotary vortex machine. Technology Audit and Production Reserves, 3 (2 (17)), 33–38. doi:10.15587/2312-8372.2014.26212
  9. Volkov, K. N., Deryugin, Yu. N., Emelianov, V. N., Karpenko, A. G., Kozelkov, A. S., Teterina, I. V. (2014). Metody uskoreniya gazodinamicheskikh raschetov na nestrukturirovannykh setkakh. Moscow: FIZMATLIT, 536.
  10. Girgidov, A. D. (2002). Mekhanika zhidkosti i gaza (gidravlika). Saint Petersburg: SPbGPU, 544.
  11. Dyachenko, N. N., Dyachenko, L. N. (2010). Matematicheskaya model' techeniya polidispersnogo ansamblya tverdykh chastits v uskoryayushhikhsya potokakh. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika, 3 (11), 95–99. Available at: http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000461398
  12. Ivanov, A. P. (1997). Dinamika sistem s mekhanicheskimi soudareniyami. Moscow: Mezhdunarodnaya programma obrazovaniya, 336.
  13. Dinsmore, A. D., Crocker, J. C., Yodh, A. G. (1998). Self-assembly of colloidal crystals. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 3 (1), 5–11. doi:10.1016/s1359-0294(98)80035-6
  14. Pitak, I., Briankin, S., Pitak, O., Shaporev, V. (2017). Analysis of the sanitary purification of gas emissions from dust in the lime manufacture. EUREKA: Physics and Engineering, 5, 65–72. doi:10.21303/2461-4262.2017.00435
  15. Shaporev, V., Pitak, I., Pitak, O., Briankin, S. (2017). Investigation of the functioning of a vortex tube in supply of disperse flow (gas – dust particles) to the tube. Technology Audit and Production Reserves, 4 (3 (36)), 14–21. doi:10.15587/2312-8372.2017.109172
  16. Strelets, K. I., Milyukova, A. A., Vatin, N. I. (2002). Ochistka promyshlennykh gazov. XXX Yubileynaya nedelya nauki SPbGTU. Part 1.Saint Petersburg: SPbGTU, 71–73.
  17. Protopopov, R. Ya., Filenko, O. N., Shaporev, V. P. (2012). About reactor modeling for organic impurities thermal neutralization. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (56)), 22–27. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3925
  18. Tovazhnyanskiy, L. L., Pertsev, L. P., Shaporev, V. P., Danilov, Yu. B., Morozova, N. L., Lopukhina, O. A. (2004). Teploenergetika pogruzhnogo goreniya v reshenii problem teplosnabzheniya i ekologii Ukrainy. Integrirovannyye tekhnologii i energosberezheniye, 3, 3–12.
  19. Vatin, N. I., Strelets, K. I. (2003). Ochistka vozdukha pri pomoshhi apparatov tipa tsiklon. Moscow: Preprint, 213.
  20. Batluk, V. A., Proskurina, I. V., Liashenyk, A. V. (2010). Matematychna model protses ochyshchennia zapylenoho potoku u vidtsentrovo-inertsiinykh pylovlovliuvachakh. Promyslova hidravlika i pnevmatyka, 1 (27), 31–36.
  21. Khitrova, I. V., Novozhilova, T. B., Nechiporenko, D. I. (2016). Tekhnologiya obezvrezhivaniya i utilizatsii komponentov gazovykh vybrosov. Kharkiv: NTU «KHPI», 130.
  22. Frumin, V. M., Gut, V. M., Burin, V. L., Oleychenko, T. V., Rayda, M. R., Rezanov, A. A. (2016). Sposoby sukhoy ochistki gaza kal'tsinatsii ot sodovoy pyli. Khimiya i tekhnologiya proizvodstv osnovnoy khimicheskoy promyshlennosti, 78, 52–57.
  23. Thakare, H. R., Monde, A., Parekh, A. D. (2015). Experimental, computational and optimization studies of temperature separation and flow physics of vortex tube: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 52, 1043–1071. doi:10.1016/j.rser.2015.07.198
  24. Turubaev, R. R., Shvab, A. V. (2017). Numerical study of swirled flow aerodynamics in the vortex chamber of the combined pneumatic machine. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika, 47, 87–98. doi:10.17223/19988621/47/9
  25. Shvab, А. V., Popp, M. Yu. (2014). Modeling of the laminar swirling flow in a vortex chamber. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika, 2 (28), 90–97.
  26. Tan, F., Karagoz, I., Avci, A. (2016). The Effects of Vortex Finder Dimensions on the Natural Vortex Length in a New Cyclone Separator. Chemical Engineering Communications, 203 (9), 1216–1221. doi:10.1080/00986445.2016.1160228
  27. Nezhad, H., Shamsoddini, R. (2009). Numerical three-dimensional analysis of the mechanism of flow and heat transfer in a vortex tube. Thermal Science, 13 (4), 183–196. doi:10.2298/tsci0904183n
  28. Deych, M. E., Filippov, G. A. (1968). Gazodinamika dvukhfaznykh sred. Moscow: Energiya, 423.
  29. Pitak, I., Shaporev, V., Briankin, S., Pitak, O. (2017). Justification of the calculation methods of the main parameters of vortex chambers. Technology Audit and Production Reserves, 5 (3 (37)), 9–13. doi:10.15587/2312-8372.2017.112782
  30. Galich, R. V., Yakuba, A. R., Sklabinskiy, V. I., Storozhenko, V. Ya. (2014). Development and introduction of vortex dust catchers with swirling counter-flows. Khimicheskoe i Neftegazovoe Mashinostroenie, 3, 12–15.

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-12-28

Як цитувати

Pitak, I., Shaporev, V., Pitak, O., Briankin, S., & Vasyliev, M. (2017). Узагальнення аеродинамічних характеристик циклонних та вихрових камер при їх функціонуванні. Technology Audit and Production Reserves, 2(3(40), 26–34. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.128043

Номер

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища: Оригінальне дослідження