Оценка эффективности разделения пылегазовых потоков в прямоточных циклонах
- Авторы: Топталов В.С.1, Чесноков Ю.Г.1, Мешалкин В.П.1,2, Кулов Н.Н.3, Флисюк О.М.1, Марцулевич Н.А.1, Лихачев И.Г.1
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет)
- Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
- Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
- Выпуск: Том 57, № 4 (2023)
- Страницы: 363-370
- Раздел: Статьи
- Дата публикации: 01.07.2023
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3571/article/view/138498
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123040139
- EDN: https://elibrary.ru/ZBTOOQ
- ID: 138498
Цитировать
Аннотация
В статье приводится модель для определения эффективности фракционного разделения прямоточного циклона. Модель включает параметры, характеризующие движение частицы в циклоне, влияющие на степень сепарации: расстояние, которое проходит частица, двигаясь по спирали, и ее траекторию. Представлены результаты экспериментального исследования эффективности разделения в прямоточном циклоне новой конструкции. Эксперименты проводились с кварцевой мукой четырех дисперсных составов – 15, 20, 30 и 50 мкм. При работе с частицами малой дисперсности циклон показал высокую эффективность для аппаратов такого типа. Приведен анализ кривых эффективности разделения.
Об авторах
В. С. Топталов
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет)
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Ю. Г. Чесноков
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет)
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
В. П. Мешалкин
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет); Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Россия, Москва
Н. Н. Кулов
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Москва
О. М. Флисюк
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет)
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Н. А. Марцулевич
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет)
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
И. Г. Лихачев
Санкт-Петербургский государственный Технологический институт (Технический университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: ixumuk@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Мешалкин В.П. Введение в проектирование энергосберегающих химико-технологических систем. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2020.
- Long Huang, Songsheng Deng, Zhi Chen, Jinfa Guan, Ming Chen. Numerical analysis of a novel gas-liquid pre-separation cyclone // Separation and Purification Technology. 2018. V. 194. P. 470–479. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.11.066
- Zheng-Wei Zhang, Qing Li, Yan-Hong Zhang, Hua-Lin Wang. Simulation and experimental study of effect of vortex finder structural parameters on cyclone separator performance // Separation and Purification Technology. 2022. V. 286. 120394. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.120394
- Mohamadali Mirzaei et al. A hybrid multiphase model accounting for particle agglomeration for coarse-grid simulation of dense solid flow inside large-scale cyclones // Powder Technology. 2022. V. 399. 117186. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117186
- Jianfei Song, Yaodong Wei, Guogang Sun, Jianyi Chen. Experimental and CFD study of particle deposition on the outer surface of vortex finder of a cyclone separator // Chemical Engineering J. 2017. V. 309. P. 249–262. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.10.019
- Асламова В.С., Асламов А.А., Ляпустин П.К., Мусева Т.Н., Брагин Н.А. Прямоточный циклон для производства минеральной ваты // Экология и промышленность России. 2007. № 6. С. 26–27.
- Lingzi Wang, Biyuan Liu, Jianmei Feng, Xueyuan Peng. Experimental study on the separation performance of a novel oil–gas cyclone separator // Powder Technology. 2023. V. 415. 118124. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.118124
- Ik-Hyun An, Chang-Hoon Lee, Jun-Hyung Lim, Hyo-Young Lee, Se-Jin Yook. Development of a miniature cyclone separator operating at low Reynolds numbers as a pre-separator for portable black carbon monitors // Advanced Powder Technology. 2021. V. 32. I. 12. P. 4779–4787. https://doi.org/10.1016/j.apt.2021.10.027
- Guoyin Yu, Sijie Dong, Linna Yang, Di Yan, Kejun Dong, Yi Wei, Bo Wang. Experimental and numerical studies on a new double-stage tandem-nesting cyclone // Chem. Eng. Sci. 2021. V. 236. https://doi.org/10.1016/j.ces.2021.116537
- Турубаев Р.Р., Шваб А.В. Численное исследование аэродинамики закрученного потока в вихревой камере комбинированного пневматического аппарата // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 47. С. 87–98. https://doi.org/10.17223/19988621/47/9
- Николаев А.Н., Харьков В.В. Описание профилей окружной и осевой компонент скорости в полом вихревом аппарате // Вестник Казанского технологического университета. 2016. № 17. С. 71–74.
- Chengming Song, Binbin Pei, Mengting Jiang, Bo Wang, Delong Xu, Yanxin Chen. Numerical analysis of forces exerted on particles in cyclone separators // Powder Technology. 2016. V. 294. P. 437–448. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2016.02.052
- Seiyed E., Ghasemi M., Vatani D.D., Ganji. Efficient approaches of determining the motion of a spherical particle in a swirling fluid flow using weighted residual methods // Particuology. 2015. V. 23. P. 68–74. https://doi.org/10.1016/j.partic.2014.12.008
- Wenbin Li, Feng Wu, Liuyun Xu, Jipeng Sun, Xiaoxun Ma. CFD-DEM investigation of gas–solid swirling flow in an industrial-scale annular pipe // Chinese Journal of Chemical Engineering. V. 461. 141975. https://doi.org/10.1016/j.cjche.2023.03.011
- Zhanghao Wan, Shiliang Yang, Duzuo Tang, Haibin Yuan, Jianhang Hu, Hua Wang. Particle-scale modeling study of coaxial jets of gas-solid swirling flow in an industrial-scale annular pipe via CFD-DEM // Powder Technology. V. 419. 118307. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118307
- Wenbin Li, Feng Wu, Liuyun Xu, Jipeng Sun, Xiaoxun Ma. Numerical and experimental study on the particle erosion and gas–particle hydrodynamics in an integral multi-jet swirling spout-fluidized bed // Chinese J. Chemical Engineering. 2023. 159655. https://doi.org/10.1016/j.cjche.2023.03.011
- Ma L., Ingham D.B., Wen X. Numerical modelling of the fluid and particle penetration through small sampling cyclones // J. Aerosol Sci. 2004. V. 31. P. 1097–1119.
- Francisco José de Souza, Ricardo de Vasconcelos Salvo, Diego Alves de Moro Martins. Large eddy simulation of the gas–particle flow in cyclone separators // Sep. Purif. Technol. 2012. V. 94. P. 61–70. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2012.04.006
- Wang B., Xu D.L., Chu K.W., Yu. A.B. Numerical study of gas–solid flow in a cyclone separator // Appl. Math. Model. 2006. V. 30 P. 1326–1342. https://doi.org/10.1016/j.apm.2006.03.011
- Wang B., Yu A.B. Numerical study of the gas–liquid–solid flow in hydrocyclones with different configuration of vortex finder // Chem. Eng. J. 2008. V. 135. P. 33–42. https://doi.org/10.1016/j.cej.2007.04.009
- Xiaodong Li, Jianhua Yan, Yuchun Cao, Mingjiang Ni, Kefa Cen. Numerical simulation of the effects of turbulence intensity and boundary layer on separation efficiency in a cyclone separator // Chem. Eng. J. 2003. V. 95. P. 235–240. https://doi.org/10.1016/S1385-8947(03)00109-8
- Cui J., Chen X., Gong X., Yu. G. Numerical study of gas–solid flow in a radial-inlet structure cyclone separator // Ind. Eng. Chem. Res. 2010. V. 49. P. 5450–5460. https://doi.org/10.1016/j.apm.2006.03.011
- Флисюк О.М., Топталов В.С., Марцулевич Н.А., Муратов О.В. Прямоточный циклон. Пат. 195672U1 РФ 2020.