RESEARCH INTO THE AERODYNAMICS OF AIR FLOWS IN CYCLONES

Анотація

Здоров’я людини має найвищу цінність, тому з розвитком промисловості зростають вимоги до впливу на екологію і безпеки праці, в тому числі до якості повітря. Існує багато способів очистки повітря, одним із них є циклонні сепаратори (далі: циклони): горизонтальні і вертикальні. Геометричні розміри циклонів залежать від об’єму очищуваного повітря, а ефективність очистки залежить від конструктивного виконання, тому конструкції циклонів повинні мати оптимальні геометричні параметри для ефективного видалення пилу. Моделі вертикальних циклонів, відпрацьовані роками, широко використовуються в зернопереробній промисловості. Горизонтальні циклони менш досліджені та мають меншу ефективність, але їх застосовують в агрегатному обладнанні, де вони мають певні переваги. Для подальшого удосконалення моделей горизонтальних циклонів виконані порівняльні дослідження двох типів циклонів. Застосовано методику дослідження аеродинаміки закрученого повітряного потоку в складних умовах циклонів в пакеті ANSYS CFX. Виконані трьох вимірні моделі горизонтального та вертикального циклонів, розрахованих на однаковий об’єм очищуваного повітря. З урахуванням рекомендацій прийняті моделі теоретичних розрахунків та параметри повітряного потоку. Враховуючи метод кінцевих елементів, побудована сітка на макетах об’єктів дослідження. Призначені початкові дані та граничні умови. В якості об’єкта дослідження взята конструкція горизонтального циклона, яка застосовується з сепаратором А1-БЛЦ. Знайдені ізобари тиску в різних допоміжних вертикальних та горизонтальних площинах. Побудовані лінії однакових швидкостей повітряних потоків та їх векторні аналоги, встановлені зони максимального та мінімального тиску на елементи циклонів. Встановлена відповідність загальної картини розподілу тиску по стінці в окружному напрямку при зміні аеродинамічного коефіцієнта. Визначені навантаження на елементи конструкцій циклонів. Розрахунки проводили використовуючи функціональний калькулятор, котрий вбудований в даний пакет ANSYS CFX. Тиск повітряного потоку на внутрішній конус оцінено методом кінцевих елементів, застосувавши пакет ANSYS CFX при швидкості повітря 12 м/с. Для перевірки числової відповідності отриманих результатів при досліджені горизонтального циклона використовувалася стандартна модель вертикального циклона. За рахунок руху (анімації) допоміжних вертикальних площин можливо розглянути динаміку зміни тиску та швидкостей запиленого потоку повітря в розрахунковому об’ємі.