Математическое моделирование процессов в вихревом пылеочистителе и повышение его эффективности с помощью вязкоупругих гасителей турбулентности

• Автор: Егорова, Надежда Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Проблемы инерционной сепарации.

1.1. Обзор и сравнительная оценка существующих способов инерционной сепарации пыли.

1.1.1 Оседание аэрозолей под действием силы тяжести

1.1.2 Инерционная сепарация аэрозольных частиц.

1.1.3 Диффузное осаждение частиц.

1.2. Инерционные сепараторы

1.2.1 Гравитационные камеры

1.2.2 Циклоны

1.2.3 Вихревые пылеуловители.

2. Вычисление турбулентных пульсаций скорости при помощи различных моделей турбулентности
2.1. Модель пути смешивания Прандтля.
2.2. Модель с уравнением энергии.
2.3. Модель с двумя уравнениями переноса К.
2.4. Модель А.Н. Секундова.
2.5. Уровень турбулентности в вихревых сепараторах.
3. Расчет турбулентного поля скоростей в вихревом пылеуловителе
3.1. Структура и типы течений потоков, возникающих в вихревых сепараторах.
3.2. Математическое моделирование аэродинамики двухмерного турбулентного воздушного потока с применением методики
А.Н. Секундова.
3.3. Математическое моделирование аэродинамики трехмерного закрученного турбулентного потока
4. Пылевая частица в турбулентном поле
4.1. Вычисление коэффициента диффузии пыли в турбулентном
4.2. Вычисление распределения пыли в вихревом пылеочистителе с помощью континуальной модели
5. Гашение турбулентности и рост эффективности сепарации
5.1. Математическая модель гашения турбулентности при
помощи вязкоупругих гасителей
5.1.1. Первая математическая модель гасителя турбулентности
5.1.2. Вторая математическая модель гасителя турбулентности.
5.1.3. Третья математическая модель гасителя турбулентности.
5.2. Натурные эксперименты по гашению турбулентности с
помощью упругих пленок.
5.3. Повышение эффективности пылеудаления в вихревых
сепараторах с помощью гасителей турбулентности
Общие выводы и рекомендации
Список литературы


Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, обобщенных выводов и рекомендаций. Список литературы включает источника. Работа содержит 7 страницы машинописного текста, рисунков, 3 таблицы и приложений, содержащих тексты программ для ЭВМ. Общий объем составляет 0 страниц. Обеспыливание воздуха происходит вследствие сепарации из него частиц в результате действия внешних сил, причем, как правило, одновременного действия нескольких сил. В большинстве случаев одной из основных сил, под действием которой происходит сепарация частиц, является сила тяжести. В ламинарных потоках оседание частицы также описывается уравнениями (1. XV. Н-высота канала. Как видно из формулы (1. Соответствующая длина круглой трубы диаметром О должна быть равна (по А. В турбулентных горизонтальных потоках гравитационное осаждение осложняется наложением на постоянную скорость течения беспорядочных поперечных турбулентных пульсаций. Так как средняя квадратичная пульсационная скорость составляет до ОЛиср, то в условиях течения запыленного воздуха в воздуховодах она практически превышает значения и» именно тех мелких фракций пыли, которые достаточно полно увлекаются пульсациями. Гравитационное осаждение таких частиц затрудненно, особенно при достижении дна канала. Осаждение более крупных частиц происходит в турбулентных потоках так же, как в ламинарных. Инерционная сепарация пыли может происходить в прямолинейных и криволинейных потоках. В прямолинейных потоках инерционные эффекты проявляются при обтекании препятствий. Инерционное осаждение в данном случае обуславливается искривлением линий тока воздуха при обтекании препятствий. Под влиянием инерции траектории частиц искривляются в меньшей мере и перестают совпадать с линиями тока, вследствие чего некоторые частицы соударяются с препятствиями и, при определенных условиях, осаждаются на них. Рис. Ry - расстояние от оси течения до траектории тех частиц в удалении от препятствия, центр которых при их движении касается цилиндра. Для определения ? Осаждение было рассчитано Р. Брауном и представлено как функция числа Стокса. Ооо - скорость невозмущенного потока, набегающего на препятствие / - характерный размер препятствия (в случае цилиндра /=/? А так как за это время частицы относятся на бесконечно большое расстояние, это условие означает, что такие частицы вообще не осаждаются на пластинке. Физически это явление объясняется торможением потока, несущего частицы, вблизи передней критической точки обтекания - точки застоя. Движение частиц малого размера при этом настолько замедляется, что они теряют инерцию и под влиянием поперечных составляющих скорости потока сносятся параллельно пластинке, не достигая ее поверхности. Чем больше Лкр, тем хуже происходит инерционное осаждение мелких частиц при прочих равных условиях. Меньшими значениями 5^ характеризуются тела более обтекаемой формы. Частицы улавливаются тем лучше, чем больше их плотность и скорость потока и меньше линейные размеры препятствия. Осаждение частиц на препятствии происходит не только при пересечении ее контура траекторией центра частицы, но и тогда, когда частица коснется препятствия. Этот «эффект зацепления» существенно увеличивает эффективность при осаждении на очень тонких волокнах и других препятствиях в случаях, когда размеры частицы соизмеримы с размером препятствия. В высокоэффективных воздушных фильтрах диаметр волокон часто имеет величину одного порядка с размером аэрозольных частиц. В этом случае отклонение траектории частиц при обтекании волокон весьма мало. Очевидно, что таким фильтрам должна быть свойственна очень большая эффективность. С другой стороны, если размер частиц намного меньше диаметра волокон, эффектом зацепления можно пренебречь. Инерционная сепарация пыли в криволинейных потоках. Ы 1. Если рассматривать движение частицы в подвижной системе координат, скорость частицы равна У=%? Ус. К) + щ —У. Каждый из членов левой части уравнения (1. В правой части уравнения представлена аэродинамическая сила, действием которой объясняется указанный эффект, т. Первый член уравнения (1.