Аналіз впливу аеродинамічних якостей компонент сумішей на сепарування в енергозберігаючих вихрових апаратах

Анотація

Об'єктом дослідження є газодинамічні вихрові процеси у гетерогенних полідисперсних потоках. Одним з найбільш проблемних питань є визначення аеродинамічних характеристик компонент гетерогенного полідисперсного середовища, які необхідні для створення математичної моделі процесу сепарування. В ході дослідження використовувалися методи математичного моделювання на підставі теорії подібності. Розроблено методику оцінки аеродинамічних параметрів компонент суміші, на підставі якої складено ряд аеродинамічної подібності. Отримано коефіцієнти піднімальної сили, аеродинамічного опору, бічної сили, повздовжнього, поперечного та обертального моментів складових зернової суміші. Це необхідно для теоретичних досліджень газодинамічних процесів у вихрових сепараторах при нестаціонарній тривимірній течії з перемінними густиною потоку, концентрацією та витратою складових сепарованої суміші та несомої фракції. Отримано вібраційний критерій Рейнольдса, на підставі якого визначаються траєкторії й енергія вихрового руху окремих компонент та ступінь поділу гетерогенних сумішей. Це дозволило удосконалити математичну модель процесу розподілу гетерогенних полідисперсних сумішей у запропонованих енергозберігаючих вихрових сепараторах. Отримані результати дали підставу для удосконалення загальної теорії гетерогенних вихрових потоків уведенням критерію зовнішнього збурення, який враховує опір вихрового силового поля та амплітудно-частотний енергетичний рівень. Завдяки цьому забезпечується можливість оцінки впливу будь-якого аргументу на шукану функцію. Результати досліджень дозволили автоматизувати аналіз характеристик процесу й порівняння їх по параметрах з експериментальними даними. А також оцінити відповідність динамічних, кінематичних і газодинамічних функцій, розрахованих по заданих геометричних параметрах вихрових апаратів з функціями, отриманими за усередненими значеннями. Ці дані дозволили відпрацювати діапазон варіацій параметрів геометричного оформлення вихрових апаратів по зонах, параметрах на вході, виході та ступенях сепарації, мінімізувати кількість виготовлених лабораторних і напівпромислових вихрових апаратів і уніфікувати ряд вузлів. У порівнянні з аналогічними відомими сепараторами запропоновані вихрові апарати забезпечують зменшення затрат на підготовку сировини у зерноперероблювальній галузі у десятки разів внаслідок усунення рухливих робочих деталей, вузлів і сит.