Оптимизация геометрических параметров гидровихревого инерционного стратификатора Вентури

Н. В. Макаров, А. В. Угольников, В. Н. Макаров

Аннотация


Применение наноразмерных частиц в качестве модифицирующих добавок открывает новые возможности в создании материалов с уникальными свойствами. В основе эффективного механизма качественного совершенствования структуры ВВП России лежит утилизация техногенных минеральных образований (ТМО) и производство высокотехнологичной продукции. Исследования показывают, что эффективность утилизации ограничена высокими требованиями к фракционному составу, медианным размерам и дисперсности частиц ТМО, несовершенством техники и технологии и их классификации. При разработке способов классификации по дисперсии медианных размеров микрочастиц ТМО в условиях вероятностного распределения физико-механических параметров исходного сырья необходимо учитывать жесткие требования к классификации. Приведенные в статье исследования основаны на положении о существенно большем влиянии инерционных сил на траекторию гидродинамически не установившегося движения дисперсной системы микрочастица – капля жидкости в процессе гидровихревой стратификации по отношению к аэродинамическим силам их перемещения в кипящем слое. Показано, что в диапазоне кинетической энергии поступательного движения капель жидкости, обеспечивающем преодоление аэродинамического барьера коагуляции гидрофобных частиц ТМО, минимальный диаметр поглощаемых микрочастиц в процессе гидровихревой коагуляции зависит только от величины угловой скорости вращения капель жидкости.

Получены уравнения для критериев Эйлера и Рейнольдса, их средних значений, времени релаксации капель жидкости с интегрированными в них микро- и наночастицами ТМО в зависимости от их медианного размера в процессе гидровихревой стратификации. Разработанная математическая модель гидровихревой инерционной стратификации в кипящем слое тонкодисперсных ТМО позволяет определять оптимальные геометрические параметры и энергетические характеристики стратификатора Вентури, его аэратора, положения приемных бункеров.

Проведенные испытания подтвердили возможность классификации тонкодисперсных отходов горно-металлургического производства в диапазоне медианных размеров (0,5-5)∙10–6 м по фракциям с дисперсией не более 20 %.


Ключевые слова


утилизация; стратификация; циркуляционная гетерокоагуляция; критерии Рейнольда и Эйлера; гидрофобность; медианный размер; дисперсия; труба Вентури; силы инерции

Полный текст:

PDF PDF (English)

Литература


Venikov V.А. Theory of similarity and modeling. In relation to the tasks of the electric power industry. Мoscow: Librokom, 2014, p. 439 (in Russian).

Gordeev Yu.I., Abkaryan A.K., Zeer G.M. Lepeshev А.А. The influence of additives of alloying ceramic nanoparticles on the structural parameters and properties of hard alloys. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im.akademika M.F.Reshetneva. 2013. N 3, p.174-181 (in Russian).

Davydov S.Ya., Apakashev R.A., Koryukov V.N. Trapping the nanoscale fraction of alumina particles. Novye ogneupory. 2016. N 2, p. 12-15. DOI: 10.17073/1683-4518-2016-2-12-15 (in Russian).

Loitsyansky L.G. Fluid and gas mechanics. Мoscow: Drofa, 2003, p. 840 (in Russian).

Makarov V.N., Davydov S.Ya. The theoretical fundamentals for improving the efficiency of ventilation in technological processes at industrial enterprises. Novye ogneupory. 2015. N 2, p. 59-63. DOI: 10.17073/1683-4518-2015-2-59-63 (in Russian).

Makarov V.N., Potapov V.V., Gorshkova E.M. A promising way to increase the efficiency of high-pressure hydraulic dust control. Vestnik Zabaikal'skogo gosudarstvennogo universiteta. 2018. Vol. 24. N 5, p. 13-20. DOI: 10.21209/2227-9245-2018-24-5-13-20 (in Russian).

Frolov A.V., Telegin V.A., Sechkerev Yu.A. Fundamentals of hydraulic dust control. Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti. 2007. N 10, p. 1-24 (in Russian).

Fuchs N.A. Aerosol mechanics. Мoscow: Izd-vo AN SSSR, 1955, p. 352 (in Russian).

Makarov V.N., Kosarev N.P., Makarov N.V., Ugolnikov A.V., Lifanov A.V. Effective localization of coal dust explosions

using hydro-cyclone coagulation. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Geologiya. Neftegazovoe i gornoe delo. 2018. Vol. 18. N 2, p. 178-189. DOI: 10.15593/2224-9923/2018.4.7 (in Russian).

Davydov S.Ya., Apakashev R.A., Korukov V.N. Capturing Nanoparticles in Alumina Production. Refractories and Industrial Ceramics. 2016. Vol. 57. Iss. 1, р. 9-12. DOI: 10.1007/S11148-016-99-17-6

Davydov S.Ya., Apakashev R.A. Korukov V.N. Utilization of Alumina Calcining Furnace Dust Containing Nanoparticles. Refractories and Industrial Ceramics. 2014. Vol. 55. Iss. 4, р. 291-294. DOI: 10.1007/511148-014-97-11-2

Lyashenko V.I., Gurin A.A., Topolniy F.F., Taran N.A. Justification of environmental technologies and means for dust control of tailing dumps surfaces of hydrometallurgical production and concentrating plants. Metallurgical and mining industry. 2017. Iss. 4, р. 8-17.

Makarov V.N., Davydov S.Ya. Theoretical basis for increasing ventilation efficiency in technological processes at industrial enterprises. Refractories and industrial ceramics. 2015. Vol. 56. Iss. 1, p. 103-106. DOI: 10.1007/s11148-015-9791-7

Novakovskiy N.S., Bautin S.P. Numerical simulation of shock-free strong compression of 1D gas layer’s problem subject to conditions on characteristic. Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 894. N 1, p. 1-8. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/012067

Alymenko N.I., Kamenskikh А.А., Nikolaev A.V., Petrov A.I. Numerical modeling of heat and mass transfer during hot and cool air mixing in a supply shaft in underground mine. Eurasian mining. 2016. N 2, p. 45-47. DOI: 10.17580/em.2016.02.11

Wu D., Yin K., Yin Q., Zhang X., Cheng J., Ge D., Zhang P. Reverse circulation drilling method based on a supersonic nozzle for dust control. Applied Sciences. 2017. Vol. 7. Iss. 1, p. 5-20. DOI: 10.3390/APP7010005




DOI: http://dx.doi.org/10.31897/pmi.2019.6.638

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.