Обоснование конструктивных параметров вихревой воронки двухступенчатого циклона с применением компьютерного моделирования

Установлено, что на комбикормовых мини-заводах с производительностью до 5 т/ч системы пневмотранспорта с циклоном-разгрузителем являются более перспективными в связи с меньшим выбросом мелкодисперсного компонента. Однако таких цехов на рынке меньше из-за меньшего объема загрузки горизонтальных смесителей, на которых установлены циклоны, по сравнению с вертикальными смесителями, выполняющими функцию циклонов-разгрузителей, у которых выбросы мелкой пыли в рабочую зону выше, что отрицательно сказывается на условиях труда, здоровье работников, а также пожарной безопасности помещений. Для снижения выбросов мелкой пыли в выхлопной патрубок циклона предложено техническое решение в виде двухступенчатого циклона. Предварительная экспериментальная проверка на лабораторной модели показала увеличение улавливания частиц на 32% по отношению к серийному циклону-разгрузителю ЦР при одинаковых начальных условиях и в одном типоразмере. В рамках проектирования полноразмерной версии предложенного двухступенчатого циклона проведено компьютерное моделирование процесса отделения в программной среде FlowSimulation с габаритами, приближенными к серийно выпускаемому циклону БЦР-450, с целью выявления влияния геометрических параметров вихревой воронки на процесс отделения мелкодисперсных частиц от транспортирующего воздушного потока при переменных геометрических размерах диаметра и высоты вихревой воронки в диапазоне от 100 до 270 и от 100 до 235 мм соответственно. Обоснованы предварительные рациональные геометрические параметры диаметра вихревой воронки, равного 180 мм, и высоты, равной 150 мм, предлагаемого технического решения при коэффициенте гидравлического сопротивления 8,4.

1. Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации: Указ Президента Российской Федерации от 21.01.2020 // Собрание актов Президента и Правительства Российской Федерации. - 2020. - № 20.

2. Оценка современного состояния отечественного рынка комбикормов в условиях новой экономической реальности / И.Е. Кузнецов, Е.И. Закурдаева, К.А. Бражников, К.В. Матухнова [Электронный ресурс] // Вестник ВГУИТ. - 2022. - № 2 (92). - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-sovremennogo-sostoyaniya-otechestvennogo-rynka-kombikormov-v-usloviyah-novoy-ekonomicheskoy-realnosti (датаобращения: 08.01.2024).

3. Коняев Н.В., Трубников В.Н. Тенденции развития комбикормового производства // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2022. - №9. - С. 140-146. - EDN: QKXUXX.

4. Бахчевников О.Н., Бенова Е.В., Брагинец С.В. Современные локальные малые предприятия на примере комбикормовых заводов // Вестник НГИЭИ. - 2018. - №8 (87). - С. 58-78. - DOI: 10.24412/FeYLDNm5QaM; EDN: XYTGLR.

5. Титов А.Г. Интенсификация процесса пылеулавливания в электроциклоне путем снижения вторичного уноса: автореф. дис. ... канд. хим. наук. - Томск, 2014. - 20 с.

6. Мисюля Д.П., Кузьмин В.В., Марков В.А. Применение лопастного раскручивателя в циклонных пылеуловителях // Труды БГТУ. -2011.-№3.-С. 162-169.

7. Мисюля Д.П., Кузьмин В.В., Маркое В.А. Разработка раскручивающего устройства для циклонных аппаратов и определение его параметров // Теоретические основы химической технологии. -2013. - №3. - С.331.

8. Чекалов Л.В., Гузаее В.А., Смирнов М.Е. Основные пути повышения эффективности работы газоочистного оборудования в цементной промышленности // Alitinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. - 2008. - № 3-4 (4-5). - С. 28-37.

9. Патент на полезную модель № 208117 U1 Российская Федерация, МПК В04С 9/00, B01D 45/12. Циклон: № 2021106836: заявл. 15.03.2021: опубл. 03.12.2021 / Е.А. Пшенов, А.А. Мезенов, М.Л. Вертей [и др.]; заявитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный аграрный университет». - EDN: EZWRGT.

10. Пшенов Е.А., Блескин С.С. Разработка двухступенчатого циклона // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2023. - Т. 53, № 2. - С. 101-109. - DOI: 10.26898/0370-8799-2023-2-13; EDN: DWNIBS.

11. Расчет гидродинамики потоков в возвратно-поточных циклонах при помощи пакета прикладных программ flow vision / Ю.Г. Чесноков, И.Г. Лихачев, О.М. Флисюк [и др.] [Электронный ресурс] // Российский химический журнал. - 2022. -№ 3. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raschet-gidrodinamiki-potokov-v-vozvratno-potochnyh-tsiklonah-pri-pomoschi-paketa-prikladnyh-programm-flow-vision (дата обращения: 06.02.2024).

12. Алексеев К.А., Мухаметзянова А.Г. Моделирование работы газового циклона в среде ANSYS Fluent // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ. - 2020. - Т. 6. - С. 36-39. - EDN: FBWISW.

13. Анализ влияния геометрических размеров выхлопной трубы циклона на степень его очистки с помощью компьютерного моделирования / И.И. Чемезов, Г.Е. Леченко, К.Р. Волков, А.В. Маслеев [и др.] [Электронный ресурс] // Вестник евразийской науки. - 2020. - № 4. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-vliyaniya-geometricheskih-razmerov-vyhlopnoy-truby-tsiklona-na-stepen-ego-ochistki-s-pomoschyu-kompyutemogo-modelirovaniya (дата обращения: 06.02.2024).

14. Исследование процесса улавливания пыли на зерноперерабатывающих предприятиях / Е.А. Рудыка, Е.В. Батурина, О.А. Семенихин, А.А. Калачев [Электронный ресурс] // Вестник ВГТУ. - 2009. - № 3. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-protsessa-ulavlivaniya-pyli-na-zernopererabatyvayuschih-predpriyatiyah (дата обращения: 28.01.2023)

15. ГОСТ 12.3.018-79 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний. - М., 1979.