Розробка математичної моделі газодинамічного сепарування для проектування енергозберігаючих вихрових сепараторів

Autor: Knaub, Ludmila, Maslich, Natalia, Rabochaya, Tatiana
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 4, № 8 (94) (2018): Energy-saving technologies and equipment; 32-39
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 4, № 8 (94) (2018): Энергосберегающие технологии и оборудование; 32-39
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 4, № 8 (94) (2018): Енергозберігаючі технології та обладнання; 32-39
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: We developed a mathematical model of the separation process of heterogeneous polydisperse mixtures in the proposed energy saving vortex separators, which is represented by a system of differential equations linking parameters of the process control to the geometric dimensions of device. We showed the possibility to solve a mathematical model based on the grid method for the determination of initial parameters and control parameters of the separation process, as well as for determination of coordinates of components with different shapes, densities, aerodynamic and gas dynamic properties. This will significantly reduce time for calculations of gas-dynamic vortex separators of any mixtures. We proved the reliability of the calculation based on the grid method by comparing it with the results of the experiment. This makes it possible to calculate and design vortex separators without expensive calibrating sieves and energy-intensive vibration equipment. We established the region of a change in the generally accepted coefficients of efficiency and precision of the separation of a flour mixture, which determine the presence of harmful components in a resulting product and the content of high quality components in waste, which should not exceed 2 %.We detected boundary values of the coefficients of efficiency hе=88 % and precision hs=0.9 of mixtures of flour of the highest grade, the first grade, and the second grade, which could be used as the initial data in the design of vortex separators. We proved the possibility to control the separation process by changes in gas-dynamic parameters of a heterogeneous mixture at the inlet to a separator. This will make it possible to change the velocity of redistribution of components of a mixture and to obtain necessary indicators of a resulting product with a predetermined degree of purity. The research results proved the possibility for implementing vortex separators into industrial production. This will significantly reduce the cost of preparation of raw materials in grain processing, coal, and other fields, as well as in the production of dolomite, construction materials, etc. Using the vortex gas-dynamic separators in technological processes would improve production environment and reduce the cost of maintenance and repair, since they operate in a closed cycle and do not contain expensive calibrating sieves and electric drives.
Разработана математическая модель процесса сепарирования гетерогенных полидисперсных смесей в предложенных энергосберегающих вихревых сепараторах, которая представлена системой дифференциальных уравнений, связывающих параметры регулирования процессом с геометрическими размерами аппарата. Показана возможность решения математической модели на основе метода сеток для определения начальных параметров и параметров управления процессом сепарирования, а также для определения координат компонент с разными формами, плотностям, аэродинамическими и газодинамическими свойствами. Это позволит значительно сократить время на расчеты газодинамических вихревых сепараторов любых смесей. Доказана достоверность расчета на основе метода сеток путем сопоставления его с результатами эксперимента. Это позволяет рассчитывать и проектировать вихревые сепараторы без дорогих калибровочных сит и энергоемкого вибрационного оборудования. Установлена область изменения общепринятых коэффициентов эффективности и четкости сепарирования смеси муки, определяющие наличие вредных компонент в конечном продукте и содержание качественных компонент в отходах, которые не должны превышать 2 %. Определены граничные значения коэффициентов эффективностиhе=88 % и четкости hч=0,9 смеси муки высшего, первого и второго сортов, которые могут приниматься как исходные данные при проектировании вихревых сепараторов. Доказана возможность управления процессом сепарирования путем изменения газодинамических параметров гетерогенной смеси на входе в сепаратор. Это позволит изменять скорости перераспределения компонент смеси и получить необходимые показатели конечного продукта с наперед заданной степенью чистоты. Результаты исследований доказывают возможность внедрения вихревых сепараторов в промышленное производство. Это позволит значительно снизить затраты на подготовку сырья в зерноперерабатывающей, угольной и других областях, а также при производстве доломита, строительных материалов и т.д. Применение вихревых газодинамических сепараторов в технологических процессах позволит улучшить экологию производства и снизить затраты на обслуживание и ремонт, так как работают по замкнутому циклу и не содержат дорогих калибровочных сит и электроприводов
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
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: