ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ ДУГООБРАЗНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МУЛЬТИВИХРЕВОГО ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯ-КЛАССИФИКАТОРА

Abstract

Одним из приоритетных направлений в области процессов и аппаратов химических технологий является разработка высокоэффективных аппаратов для фракционирования мелкодисперсных материалов. Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения селективности при разделении частиц в таких отраслях, как нефтехимия и каталитическое производство. В статье предложена конструкция мультивихревого пылеуловителя-классификатора типа «труба в трубе». Разделение фракций осуществляется за счёт формирования серии закрученных вихрей в кольцевом пространстве между внутренней и наружной трубами, под действием которых более крупные частицы выносятся к периферии и осаждаются в бункере. Предполагается, что одним из факторов, ограничивающих эффективность такого аппарата, является отражение частиц от стенок кольцевого канала с последующим повторным захватом их потоком. Целью работы является оценка влияния направляющих дугообразных элементов, установленных в кольцевом пространстве аппарата, на эффективность мультивихревого пылеуловителя-классификатора. Выполнено численное моделирование газопылевого потока и траекторий движения частиц в трехмерной постановке с использованием программного комплекса ANSYS Fluent. Варьировались ключевые геометрические параметры: диаметр внутренней трубы (от 43 до 66 мм), степень раскрытия прямоугольных прорезей в стенке трубы (k от 0,2 до 1). В качестве критериев оценки использовались фракционная эффективность улавливания частиц в диапазоне размеров 5-100 мкм и потери давления на входе и выходе из аппарата. Результаты моделирования показали, что введение направляющих дугообразных элементов позволяет повысить фракционную эффективность классификатора в среднем на 10,9 % по сравнению с базовой конструкцией. Кроме того, зафиксировано снижение потери давления на 6,3 % за счёт стабилизации мультивихревой структуры потока и уменьшения рециркуляционных зон. Наибольший эффект наблюдается при расчетном диаметре вихрей 29 мм и степени раскрытия щелей k = 0,6, где эффективность улавливания частиц a > 7 мкм превышает 90 %.