Исследование изменений аэродинамических свойств и энергоэффективности в циклонных аппаратах для очистки газа

Целью исследования является разработка циклонного фильтрующего аппарата, применяемого на действующих очистных сооружениях. Выявлены способы повышения эффективности, надежности процесса пылеулавливания и улучшения аэродинамических свойств циклонных аппаратов, которые достигаются за счет конструктивных дополнений в виде тканевого фильтра, установленного по спирали внутри циклона. Проведены натурные исследования эффективности циклонной фильтрации выбросов с верификацией результатов численных исследований. Изготовлен и испытан опытный образец циклонного фильтрующего аппарата. В результате проведенных исследований на опытном образце циклонного фильтра определена степень осаждения частиц при разных условиях. Получены расчетные выражения для оценки эффективности осаждения частиц в вихревых потоках с использованием уравнений движения Навье – Стокса для потока и первого закона Ньютона для частиц. Вычислены критические числа Рейнольдса Rer, соответствующие сепарации частиц из потока, вращающегося в кольцевом сечении модели циклона, при скорости потока на входе u0 = 1–7 м/с и радиусах кривизны 0,065; 0,085 и 0,1 м. Определена зависимость диаметра улавливаемых частиц при 50%-ной (D50, м) и 90%-ной очистке (D90, м) от скорости потока в центре, средней части и периферийной области циклона. Проведены численный эксперимент по сепарации дисперсных примесей в циклоне-фильтре и обработка полученных результатов. Для обеспечения замкнутости системы в уравнениях переноса и потери (диссипации) кинетической энергии используется модель вязкости Спаларта – Аллмараса. Выявлены изменения тангенциальных составляющих скоростей и статического давления в нескольких поперечных сечениях циклона посредством методов вычислительной гидродинамики.