Численное моделирование гидравлического сопротивления в классификаторе с соосно расположенными трубами

рассмотрена проблема классификации мелкодисперсных сыпучих материалов с граничным зерном равным 30 мкм на промышленных предприятиях. Авторами работы предлагается новая конструкция классификатора, принцип действия которого основан на возникновении упорядоченной завихренной структуры в межтрубном пространстве. Представлена упрощенная трехмерная модель классификатора. Целью работы является сравнение экспериментальных данных с результатами численного моделирования по потери давления в классификаторе с соосно расположенными трубами на расчетной сетке с различным количеством ячеек. Показано, что потери давления в классификаторе изменяются от 173 до 972 Па при входной скорости газа от 7,34 до 22,21 м/с. Допустимое количество итераций для выхода на квазистационарный режим составляет от 120 и зависит от входной скорости газового потока. Погрешность между лабораторным экспериментом и численным моделированием составляет не более 16, 15 и 10% при количестве ячеек в расчетной сетке 1131031, 2813963 и 6749250 шт, соответственно.

Ключевые слова: сепарация, мелкие частицы, вихри, гидравлическое сопротивление, расчетная сетка.
Как процитировать:

Зинуров В. Э., Харьков В. В., Мадышев И. Н. Численное моделирование гидравлического сопротивления в классификаторе с соосно расположенными трубами // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10-1. — С. 173—181. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_173.

Благодарности:

исследование проведено благодаря гранту Президента Российской Федерации, номер проекта МК-2710.2021.4.

Номер: 10
Год: 2022
Номера страниц: 173-181
ISBN: 0236-1493
UDK: 622
DOI: 0.25018/0236_1493_2022_101_0_173
Дата поступления: 20.03.2022
Дата получения рецензии: 27.06.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.09.2022
Информация об авторах:

Зинуров Вадим Эдуардович1 — аспирант, ассистент, e-mail: vadd_93@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-1380-4433;
Харьков Виталий Викторович2 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: v.v.kharkov@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-8219-7323;
Мадышев Ильнур Наилович2 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ilnyr_91@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-9513-894X;
1 Казанский государственный энергетический университет, 420066, Казань, Россия;
2 Казанский национальный исследовательский технологический университет, 420015, Казань, Россия.

 

Контактное лицо:

Зинуров В. Э., e-mail: vadd_93@mail.ru.

Список литературы:

1. Shapiro, M., Galperin, V. (2005). Air classification of solid particles: a review. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2005, 44(2), 279−285.

2. Dmitriev, A. V., Zinurov, V. E., Dmitrievaм O. S. (2018). Influence of elements thickness of separation devices on the finely dispersed particles collection efficiency. MATEC Web of Conferences, 224, 2073. DOI : 10.1051/matecconf/201822402073.

3. Assatory, A., Vitelli, M., Rajabzadeh, A. R., Legge, R. L. (2019). Dry fractionation methods for plant protein, starch and fiber enrichment: A review. Trends in Food Science & Technology, 86, 340−351. DOI: 10.1016/j.tifs.2019.02.006.

4. Feng, Y., Xu, S., Wang, C. (2021). Particle classification characteristics of the particle classifier of decoupled dual loop reaction system, 299, 120888.

5. Dmitriev, A. V., Zinurov, V. E., Dmitrieva, O. S. (2019). Collecting of finely dispersed particles by means of a separator with the arc-shaped elements. E3S Web of Conferences, 2019, vol. 126, p. 00007. DOI: 10.1051/e3sconf/201912600007.

6. Gendler S. G., Fazylov I. R. Application efficiency of closed gathering system toward microclimate normalization in operating galleries in oil mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2021;(9):65–78. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_9_0_65.

7. Hasse, C., Debiagi, P., Wen, X. (2021). Advanced modeling approaches for CFD simulations of coal combustion and gasification. Progress in Energy and Combustion Science, 86, 100938. DOI: 10.1016/j.pecs.2021.100938.

8. Higashitani, K., Makino H., Matsusaka, S. (2019). Powder Technology Handbook. CRC Press, 679 p.

9. Jeong, W., Seong, J. (2014). Comparison of effects on technical variances of computational fluid dynamics (CFD) software based on finite element and finite volume methods. International Journal of Mechanical Sciences, 2014, 78, 19–26.

10. Jin, Y., Lu, H., Guo, X. (2019). Flow patterns classification of dense-phase pneumatic conveying of pulverized coal in the industrial vertical pipeline. Advanced Powder Technology, 7 (30), 1277–1289. DOI: 10.1016/j.apt.2019.03.005.

11. Katare, P., Krupan, A., Dewasthale, A. (2021). CFD analysis of cyclone separator used for fine filtration in separation industry. Case Studies in Thermal Engineering, 28, 101384. DOI: 10.1016/j.csite.2021.101384.

12. Denmud, N., Baite, K., Plookphol, T., Janudom, S. (2019). Effects of Operating Parameters on the Cut Size of Turbo Air Classifier for Particle Size Classification of SAC305 Lead-Free Solder Powder. Processes, 7, 427. DOI: 10.3390/pr7070427.

13. Ortega-Rivas, E. (2017). Unit Operations of Particulate Solids: Theory and Practice. CRC Press, 493. DOI: 10.1201/b11059.

14. Putra, R. A., Schäfer T., Neumann, M. (2018). CFD studies on the gas-liquid flow in the swirl generating device. Nuclear Engineering and Design, 332, 213–225. DOI: 10.1016/j. nucengdes.2018.03.034.

15. Bliznyuk, V. V., Parshin, V. A., Savinov, N. S., Selivanov, A. A., Tarasov, A. E. (2021). Features of measurements the IR radiation power of a laser diode used in active optoelectronic systems for studying flows. Journal of Physics: Conference Series, 2127(1), 012047. DOI: 10.1088/1742−6596/2127/1/012047.

16. Ivannikov, A., Chumakov, A., Prischepov, V., Melekhina, K. (2021). Express determination of the grain size of nickel-containing minerals in ore material. Materials Today: Proceedings, 38( 4), 2059−2062. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.10.141.

17. Tryggvason, G. (2016). Computational Fluid Dynamics. Elsevier, Boston, 2016, 227 p.

18. Wang, H., Wang, H., Gao, F. (2018). Literature review on pressure–velocity decoupling algorithms applied to built-environment CFD simulation. Building and Environment, 143, 671–678. DOI: 10.1016/j.buildenv.2018.07.046.

19. Zatsarinnaya, J. N., Logacheva, A. G., Solovyova, A. A. (2019). Analysis of thermodynamic efficiency of the fuel preparation systems with an intermediate hopper at thermal power plants. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1 (288), 012130. DOI: 10.1088/1755−1315/288/1/012130.

20. Zinurov, V., Dmitriev, A., Kharkov, V. (2020). Influence of process parameters on capturing efficiency of rectangular separator. IEEE, 1–4. DOI: 10.1109/ ITNT49337.2020.9253320.

21. Zinurov, V., Dmitriev, A., Kharkov, V. (2021). Design of High-Efficiency Device for Gas Cleaning from Fine Solid Particles. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 378–385. DOI: 10.1007/978−3-030−54817−9_44.

22. Zinurov, V. E., Dmitriev, A. V., Badretdinova, G. R. The gas flow dynamics in a separator with coaxially arranged pipes. MATEC Web of Conferences, 2020, vol. 329, p. 03035. DOI: 10.1051/matecconf/202032903035.

23. Rybak, J., Khairoutdinov, M. M., Kuziev, D. A., Kongar-Syuryun, Ch.B., Babyr, N. V. (2022). Prediction of the geomechanical state of the rock mass when mining salt deposits with stowing. Journal of Mining Institute, 253, 61−70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2.

24. Zinurov, V. E., Dmitriev, A. V., Ruzanova, M. A. (2020). Classification of bulk material from the gas flow in a device with coaxially arranged pipes. E3S Web of Conferences, 193, 01056. DOI: 10.1051/e3sconf/202019301056.

25. Zinurov, V. E., Dmitriev, A. V., Badretdinova, G. R., Bikkulov, R. Y., Madyshev, I. N. (2020). The gas flow dynamics in a separator with coaxially arranged pipes. MATEC Web Conf., 329, 03035. DOI: 10.1051/matecconf/202032903035

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.