Повышение энергоэффективности технологических линий по получению аэросила путем установки сепаратора с соосно расположенными трубами

В. Э. Зинуров; А. В. Дмитриев; Г. Р. Бадретдинова; Р. Я. Биккулов

doi:10.34831/EP.2022.26.75.004

Повышение энергоэффективности технологических линий по получению аэросила путем установки сепаратора с соосно расположенными трубами

В. Э. Зинуров, А. В. Дмитриев, Г. Р. Бадретдинова, Р. Я. Биккулов

Аннотация

Представлена конструкция менее энергозатратного сепаратора с соосно расположенными трубами. Описан принцип действия сепаратора. Приведены численные исследования в программном комплексе ANSYS Fluent. В ходе исследований варьировались ширина и высота прямоугольной щели. Результаты исследований показали, что эффективность улавливания мелкодисперсных частиц диоксида кремния сепаратором с соосно расположенными трубами составляет 61,4 %, энергетические затраты в устройстве составляют от 1,9 до 31,2 Вт при входной скорости газового потока 7,5 м/с, ширине прямоугольных щелей от 2,18 до 8,72 мм, высоте прямоугольной щели от 10 до 20 мм и размере мелкодисперсных частиц от 1 до 20 мкм. Минимальные энергетические затраты на улавливание мелкодисперсных частиц диоксида кремния в сепараторе и его эффективность зависят от образования устойчивой структуры движения газового потока в межтрубном пространстве. Наиболее оптимальными значениями параметров, полученных в ходе исследований, стали ширина щели - 4,36 мм и высота щели - 15 мм. При данных параметрах достигается эффективность сепаратора 61,4 % при улавливании частиц размером от 1 до 20 мкм при энергетических затратах на прокачку газа в устройстве 4,8 Вт. Отсутствие движущихся частей, простота изготовления и применения, высокая эффективность при умеренных энергетических затратах являются главными достоинствами разработанного сепаратора с соосно расположенными трубами.

Ключевые слова

аэросил; диоксид кремния; энергоэффективность; сепаратор; улавливание частиц; мелкодисперсные частицы

Полный текст:

PDF

Литература

Постнов, В. Н. Нанокомпозиты на основе нафиона, содержащие модифицированный аэросил / В. Н. Постнов, Н. А. Мельникова, О. С. Свистунова, Д. В. Постнов, И. В. Мурин // Журнал общей химии. - 2016. - Т. 86. - № 10. - С. 1756 - 1758.

Козлов, Г. В. Структура и свойства дисперсно-наполненных нанокомпозитов фенилон/ аэросил / Г. В. Козлов, Ю. Г. Яновский, А. И. Буря, З. Х. Афашагова // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2007. - Т. 13. - № 4. - С. 479 - 492.

Еропов, О. Л. Определение оптимального соотношения модификаторов в бетонной смеси среди трех компонентов (олеат натрия, тэос и аэросил) / О. Л. Еропов, А. И. Христофоров // Современные тенденции развития науки и технологий. - 2015. - № 9 - 3. - С. 91 - 95.

Митерева, Д. Е. Использование аэросила в качестве носителя специфического аллергена в хемилюмисцентном анализе / Д. Е. Митерева, В. Е. Агафонов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. - 2003. - № 6. - С. 67 - 69.

Корохин, Р. А. Свойства стеклопластиков на основе эпоксидиановой смолы, наполненной аэросилом / Р. А. Корохин, В. И. Солодилов, Ю. А. Горбаткина // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2009. - Т. 15. - № 3. - С. 437 - 447.

Фарнасов, Г. А. Исследование субмикронных частиц диоксида кремния, полученных после обработки цирконового концентрата в воздушной высокочастотной индукционной плазме / Г. А. Фарнасов, А. Б. Лисафин // Перспективные материалы. - 2015. - № 4. - С. 38 - 43.

Космачев, П. В. Синтез нанодисперсного порошка диоксида кремния в плазменном реакторе при атмосферном давлении / П. В. Космачев, Н. К. Скрипникова. - Перспективы развития фундаментальных наук: сборник трудов XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск, 2016. С. 148 - 150.

Dmitriev, A. V.Intensification of gas flow purification from finely dispersed particles by means of rectangular separator / A. V. Dmitriev, V. E. Zinurov, O. S. Dmitrieva. - IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018. - P. 012211.

Dmitriev, A. V. Influence of elements thickness of separation devices on the finely dispersed particles collection efficiency / A. V. Dmitriev, O. S. Dmitrieva, V. E. Zinurov. - MATEC Web of Conferences, 2018. - P. 02073.

Ежова, Н. Н. Современные методы очистки дымовых газов тепловых электростанций от диоксида углерода / Н. Н. Ежова, С. В. Сударева // Теплоэнергетика. - 2009. - № 1. - С. 14 - 19.

Зинуров, В. Э. Повышение эффективности аспирационных систем при обработке крахмалистого сырья / В. Э. Зинуров, А. В. Дмитриев, Р. Р. Мубаракшина // Ползуновский вестник. - 2020. - № 2. - С. 18 - 22.

Зинуров, В. Э. Влияние загрязнения пылеочистительного сепаратора мелкодисперсной пылью на энергетические затраты в ходе его эксплуатации / В. Э. Зинуров, А. В. Дмитриев, О. В. Соловьева, Д. Н. Латыпов // Вестник технологического университета. - 2019. - Т. 22. - № 8. - С. 33 - 37.

Асламова, В. С. Промышленные испытания группового прямоточного циклона с промежуточным отбором пыли / В. С. Асламова, А. А. Асламов, П. К. Ляпустин, Д. В. Гендин // Вестник ИрГТУ. - 2007. - № 2 - 1 (30). - С. 6 - 8.

Лаптев, А. Г. Сепарационная и энергетическая эффективность насадочных аппаратов очистки газов от аэрозолей / А. Г. Лаптев, М. М. Башаров, Е. А. Лаптева // Теоретические основы химической технологии. - 2017. - Т. 51. - № 5. - С. 491 - 498.

Лаптев, А. Г. Очистка газов от аэрозольных частиц сепараторами с насадками / А. Г. Лаптев, М. И. Фарахов, Р. Ф. Миндубаев. - Казань: Издательство "Печатный двор", 2003. - 116 с.

Замалиева, А. Т. Исследование изменений аэродинамических свойств и энергоэффективности в циклонных аппаратах для очистки газа / А. Т. Замалиева, Г. И. Беляева, М. Г. Зиганшин // Территория Нефтегаз. - 2018. - № 6. - С. 114 - 119.

Зинуров, В. Э. Улавливание мелкодисперсных капель из газового потока в сепарационном устройстве с двутавровыми элементами / В. Э. Зинуров, А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева // Промышленная энергетика. - 2020. - № 12. - С. 47 - 53.

Дыганова, Р. Я. Совершенствование системы очистки выбросов предприятия по изготовлению теплоизоляционных материалов / Р. Я. Дыганова, П. Е. Колбёшина // Научный журнал "Академический вестник ЭЛПИТ" Scientific journal "Academical bulletin ELPIT". - 2020. - № ???. - С. 14.

Song, C. Numerical analysis of forces exerted on particles in cyclone separators / C. Song, B. Pei, M. Jiang, B. Wang, D. Xu, Y. Chen // Powder Technology. - 2016. - Vol. 294. - P. 437 - 448.

Cortes, C. Modeling the gas and particle flow inside cyclone separators / C. Cortes, A. Gil. - Progress in energy and combustion Science. - 2007. - Т. 33. - № 5. - С. 409 - 452.

Tofighian, H. A large eddy simulation study of cyclones: The effect of sub-models on efficiency and erosion prediction / H. Tofighian, E. Amani, M. Saffar-Avval // Powder Technology. - 2020. - Т. 360. - С. 1237 - 1252.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.26.75.004