К РАСЧЕТУ ЖИДКОСТНЫХ ТАРЕЛЬЧАТЫХ СЕПАРАТОРОВ С ПАРАБОЛИЧЕСКИМИ ВСТАВКАМИ
DOI 10.12737/2073-0462-2024-67-74 УДК 66.021:001.891.573
Ключевые слова:
жидкостные сепараторы, параболические вставки, геометрические параметры, поле скоростей.Аннотация
Объектом исследований является жидкостные тарельчатые сепараторы с криволинейными вставками, которые описываются уравнениям вида z = aRm. Исследование проводили с целью изучения влияния формы вставок на интенсивность воздействия центробежной силы жидкостному потоку, а также на величину пути осаждения (или всплытия) частиц дисперсной среды. Эффективность осветления дисперсных сред предопределяется двумя конструктивными характеристиками аппарата – длиной пути осаждения частицы и направлением действия центробежной силы относительно стенок криволинейного канала. Для параболических вставок расстояние между ними и угол наклона стенок являются переменными величинами. Для вычисления этих величин построены нелинейные уравнения и предложен алгоритм численных расчетов. Результаты расчетов представлены в виде графических зависимостей названных параметров по длине канала. Расчеты проводились для параболоидов вращения со степенями m=2, 3 и 4 при значениях коэффициента a=2, 3 и 4. При увеличении значения коэффициента a расстояние между вставками уменьшается. Влияние показателя степени m на величину зазора между параболоидами вращения имеет более сложный характер. Размер зазора по длине канала уменьшался от 3 см до нескольких миллиметров. Угол наклона стенок относительно оси вращения уменьшался в диапазоне от 70 до 10 градусов. При увеличении параметров a и m данный угол уменьшается, следовательно, компонента центробежной силы, направленной перпендикулярно к стенке канала, возрастает. Уравнения движения жидкостной системы решены методом поверхностей равных расходов, согласно которого поток представляется в виде нескольких слоев со своими скоростями. На входном участке эпюра скоростей развивается от плоского профиля до параболического вида. В результате действия центробежной силы наблюдается асимметрия профиля скорости. Полученные результаты могут быть использованы при обосновании геометрических характеристик тарельчатого сепаратора с параболическими вставками и согласовывать их с режимными параметрами потока.
Литература
1. Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1987. 256 с.
2. Измерение скорости седиментации мелкодисперсных частиц в тарельчатой центрифуге / И.Г. Дик, Д.Ю. Килимник, Л.Л. Миньков и др. // Инженерно-физический журнал. 2003. Т.76. № 4. С. 7-17.
3. Laptev A.G., Basharov M.M., Lapteva E.A. Turbulent drift of finely dispersed particles in emulsions and suspensions in pressure hydrocyclones // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2020. Vol. 93. № 4. P. 790-795.
4. Старостин А.Г., Федотова О.А., Кобелева А.Р. Очистка сточных вод от мелкодисперсных частиц на гидроциклоне // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2020. № 1. С. 99-112.
5. Жуков В.Г., Чесноков В.М. Давление в тонкослойном потоке жидкости тарельчатого центробежного сепаратора // Теоретические основы химической технологии. 2016. Т. 50. № 6. С.683-693.
6. О кинетике потока жидкости в центробежном сепараторе / А.А. Славянский, Е.В. Семенов, В.А. Грибкова и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. 2020. № 4. С. 166-176.
7. Федотов К.В., Сенченко А.Е. Моделирование движения двухфазного потока пульпы в центробежном сепараторе // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 11. С. 30-35.
8. Математическое моделирование процесса сепарирования полидисперсных систем / А.Н. Саламатин, И.И. Поникаров, О.А. Перелыгин и др. // Теоретические основы химической технологии. 2002. Т. 36. № 5. С. 529-532.
9. Семенов Е.В., Славянский А.А., Лебедева Н.Н. Особенности процесса центробежного разделения жидкостной системы в сепараторе со вставками двоякой кривизны // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2019. № 3. С. 3-7.
10. Математическое моделирование течения двухфазных сред в рабочих узлах аппаратов сложной геометрической формы / Р.И. Ибятов, Ф.Г. Ахмадиев, Р.А. Галимов и др. // Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26. № 4. С. 71-75.
11. Компютерное моделирование течения неньютоновских двухфазных сред в областях сложной геометрии / Р.И. Ибятов, Ф.Г. Ахмадиев, Р.А. Галимов и др. // Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26. № 11. С. 193-199.
12. Debuchy R., Dument A., Muhe H., et al. Radial inflow between a rotating and a stationary disc // European Journal of Mechanics. – B. Fluids. 1998. Vol. 17, issue 6. P. 791-810. Doi.org/10.1016/S0997-7546(99)80014-4.
13. Kholpanov L.P., Ibyatov R.I. Simulation of the hydrodynamics of multiphase heterogeneous media in a centrifugal field // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2009. Vol. 43. No. 5, pp. 629-641. doi: 10.1134/S0040579509050054.
14. Ibyatov R. I., Akhmadiev F. G. Computer Simulation of the Flow of Two-Phase Media in Channels and Pipes of Complex Geometric Shape // Lobachevskii journal of mathematics, 2023, Vol. 44, No. 5, pp. 1679-1685. – doi: 10.1134/S199508022305027X.
15. Ибятов Р.И., Зиганшин Б.Г. О моделировании случайных процессов в агропромышленном комплексе // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17, № 1(65). С. 50-55.
16. Математическая модель задачи о замене оборудования / В.В. Королева, Е.Г. Филиппов, В.В. Ячменева и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17, № 3(67). С. 90-95.
17. Энергетическая математическая модель опрыскивателя / К. А. Хафизов, А. А. Нурмиев, Р. Н. Хафизов и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18, № 2(70). С. 117-126.
1. Shkoropad DE, Novikov OP. Tsentrifugi i separatory dlya khimicheskikh proizvodstv. [Centrifuges and separators for chemical production]. Moscow: Khimiya. 1987; 256 p.
2. Dik IG, Kilimnik DYu, Minkov LL. [Measuring the sedimentation rate of fine particles in a disc centrifuge]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal. 2003; Vol.76. 4. 7-17 p.
3. Laptev AG, Basharov MM, Lapteva EA. Turbulent drift of finely dispersed particles in emulsions and suspensions in pressure hydrocyclones. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2020; Vol.93. 4. 790-795 p.
4. Starostin AG, Fedotova OA, Kobeleva AR. [Wastewater treatment from fine particles in a hydrocyclone]. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatelskogo politekhnicheskogo universiteta. Khimicheskaya tekhnologiya i biotekhnologiya. 2020; 1. 99-112 p.
5. Zhukov VG, Chesnokov VM. [Pressure in a thin-layer liquid flow of a disc centrifugal separator]. Teoreticheskie osnovy khimicheskoy tekhnologii. 2016; Vol.50. 6. 683-693 p.
6. Slavyanskiy AA, Semenov EV, Gribkova VA. [On the kinetics of liquid flow in a centrifugal separator]. Khranenie i pererabotka selkhozsyrya. 2020; 4. 166-176 p.
7. Fedotov KV, Senchenko AE. [Modeling the motion of a two-phase pulp flow in a centrifugal separator]. Ekologiya i promyshlennost Rossii. 2017; Vol.21. 11. 30-35 p.
8. Salamatin AN, Ponikarov II, Perelygin OA. [Mathematical modeling of the separation process of polydisperse systems]. Teoreticheskie osnovy khimicheskoy tekhnologii. 2002; Vol.36. 5. 529-532 p.
9. Semenov EV, Slavyanskiy AA, Lebedeva NN. [Features of the centrifugal separation process of a liquid system in a separator with double-curvature inserts]. Khimicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie. 2019; 3. 3-7 p.
10. Ibyatov RI, Akhmadiev FG, Galimov RA. [Mathematical modeling of the flow of two-phase media in the working units of devices with complex geometric shapes]. Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta. 2023; Vol.26. 4. 71-75 p.
11. Ibyatov RI, Akhmadiev FG, Galimov RA. [Computer modeling of the flow of non-Newtonian two-phase media in areas of complex geometry]. Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta. 2023; Vol.26. 11. 193-199 p.
12. Debuchy R, Dument A, Muhe H. Radial inflow between a rotating and a stationary disc. European Journal of Mechanics. B. Fluids. 1998; Vol.17. issue 6. 791-810 p. Doi.org/10.1016/S0997-7546(99)80014-4.
13. Kholpanov LP, Ibyatov RI. Simulation of the hydrodynamics of multiphase heterogeneous media in a centrifugal field. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2009; Vol.43. 5, pp. 629-641 p. doi: 10.1134/S0040579509050054.
14. Ibyatov RI, Akhmadiev FG. Computer simulation of the flow of two-phase media in channels and pipes of complex geometric shape. Lobachevskiy journal of mathematics. 2023; Vol.44. 5. 1679-1685 p. – doi: 10.1134/S199508022305027X.
15. Ibyatov RI, Ziganshin BG. [On modeling random processes in the agro-industrial complex]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol. 17/ 1(65). 50-55 p.
16. Koroleva VV, Filippov EG, Yachmeneva VV. [Mathematical model of the problem of equipment replacement]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol. 17. 3(67). 90-95 p.
17. Khafizov KA, Nurmiev AA, Khafizov RN. [Energy mathematical model of a sprayer]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol. 18. 2(70). 117-126 p.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
