ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗОЖИДКОСТНОГО СЕПАРАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПЫЛИ
DOI 10.31588/2073-0462-2026-21-1-110-118 УДК / UDC 62-784.433 EDN: QCTFVD
Ключевые слова:
вихревой сепаратор, пыль, орошение, эффективность разделения, производство кормов, зернопереработка.Аннотация
Загрязнение воздушной среды производственной пылью на предприятиях агропромышленного комплекса оказывает многоплановое негативное воздействие, создавая прямую угрозу здоровью персонала, снижая срок службы оборудования и повышая риски возникновения чрезвычайных ситуаций для окружающей среды. Существующие методы очистки, особенно для частиц размером менее 10 мкм, часто неэффективны или энергозатратны. Целью работы является комплексное теоретическое обоснование и разработка аналитических моделей для оценки эффективности нового газожидкостного вихревого сепарационного устройства с тангенциально-лопаточным завихрителем, комбинирующего центробежный и инерционный механизмы сепарации в поперечном потоке. На основе анализа траекторий движения частиц и уравнений массопереноса были разработаны аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать фракционную эффективность сепарации в зависимости от расходов газа (G) и орошающей жидкости (L). Установлено, что эффективность центробежной сепарации критически зависит от соотношения L/G: увеличение подачи жидкости снижает крутку потока. Так, для частиц диаметром 10 мкм при соотношении L/G = 0,12 эффективность достигает 80%, но падает до 18% при L/G = 0,47. В то же время эффективность инерционного осаждения на каплях жидкости зависит от нагрузки по жидкости, демонстрируя положительную корреляцию с размером частиц. Увеличение расхода жидкости с 21 до 168 кг/ч повышает эффективность инерционного механизма для частиц 10 мкм с 56% до 94%. Расчет суммарной эффективности сепарации подтверждает высокий потенциал устройства для улавливания широкого фракционного состава производственной пыли. Разработанные модели и полученные результаты создают основу для проектирования высокоэффективных систем пылеочистки, целенаправленно адаптированных к условиям агропромышленного комплекса, в частности для предприятий по производству комбикормов и переработке зерна.
Литература
1. Иванов А.Г., Широбоков В.И., Калимуллин М.Н. Зависимость частоты вращения лопастей мешалки мокрого пылеуловителя от плотности жидкости // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. № 3(67). С. 77–83. doi: 10.12737/2073-0462-2022-81-87.
2. Tian C., Yang Z., Zhang L. A review of grain dust explosions: Prevention and control // Results in Engineering. 2025. Vol. 26. Article 105483. doi: 10.1016/j.rineng.2025.105483.
3. Zhao J.P., Tang G.F., Wang Y.C., Han Y. Explosive property and combustion kinetics of grain dust with different particle sizes // Heliyon. 2020. Vol. 6. Issue 3. Article e03457. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03457.
4. Dziubak T., Dziubak S. A study on the effect of inlet air pollution on the engine component wear and operation // Energies. 2022. Vol. 15. Article 1182. doi: 10.3390/en15031182.
5. Небытов В.Г. Воздействие пылевого фактора на условия труда работников АПК // Охрана и экономика труда. 2015. № 2(19). С. 89–93.
6. Рудыка Е.А., Батурина Е.В. Анализ пылеочистного оборудования, используемого при производстве растворимых порошков // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 2(68). С. 193–196. doi: 10.20914/2310-1202-2016-2-193-196.
7. Dziubak S., Dziubak T. Experimental study of an axial flow cyclone with ongoing dust removal from a settling tank // Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 2025. Vol. 209. Article 110167. doi: 10.1016/j.cep.2025.110167.
8. Красовицкий Ю.В., Федорова М.Н, Архангельская Е.В., Логинов А.В. Особенности фильтрования технологических газов и аспирационных выбросов зернистыми слоями в пищевой технологии // Вестник Воронежской государственной технологической академии. 2010. № 1(43). С. 83–86.
9. Панова О.Д., Красовицкий Ю.В., Панов С.Ю. Фильтр с динамической регенерацией для улавливания и утилизации пылевых выбросов при хранении и переработке зерна // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. № 8. С. 67–69.
10. Скорик Т.А., Глазунова Е.К., Галкина Н.И. Оценка эффективности работы мокрых пылеулавливающих аппаратов // Инженерный вестник Дона. 2018. № 2(49). С. 132–140.
11. Харьков В.В., Николаев А.Н. Инженерная методика расчета вихревой камеры со взвешенным капельным слоем // Химическая промышленность сегодня. 2017. № 1. С. 16–21.
12. Николаев А.Н., Нуртдинов Н.М., Харьков В.В. Эффективность инерционного осаждения частиц на каплях жидкости в полых вихревых аппаратах при очистке выбросов пищевых производств // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 3. С. 294–296.
13. Литвинов А.Т. Об оценке эффекта захвата крупными частицами или каплями жидкости мелких частиц и о влиянии гидрофильности частиц на коэффициент захвата // Инженерно-физический журнал. 1969. Т. 16. № 6. С. 1052–1061.
14. Коузов П.А., Мальгин А.Д., Скрябин Г.М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности. Л.: Химия, 1982. 256 с.
1. Ivanov AG, Shirobokov VI, Kalimullin MN. [Dependence of the rotation frequency of the wet dust collector mixer blades on the liquid density]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17. 3 (67). 77-83 p. doi: 10.12737/2073-0462-2022-81-87.
2. Tian C, Yang Z, Zhang L. A review of grain dust explosions: prevention and control. Results in Engineering. 2025; Vol.26. Article 105483. doi: 10.1016/j.rineng.2025.105483.
3. Zhao JP, Tang GF, Wang YC, Han Y. Explosive property and combustion kinetics of grain dust with different particle sizes. Heliyon. 2020; Vol.6. Issue 3. Article e03457. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03457.
4. Dziubak T, Dziubak S. A study on the effect of inlet air pollution on the engine component wear and operation. Energies. 2022; Vol.15. Article 1182. doi: 10.3390/en15031182.
5. Nebytov VG. [Impact of the dust factor on working conditions of workers in the agro-industrial complex]. Okhrana i ekonomika truda. 2015; 2(19). 89-93 p.
6. Rudyka EA, Baturina EV. [Analysis of dust cleaning equipment used in the production of soluble powders]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologiy. 2016; 2(68). 193-196 p. doi: 10.20914/2310-1202-2016-2-193-196.
7. Dziubak S, Dziubak T. Experimental study of an axial flow cyclone with ongoing dust removal from a settling tank. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 2025; Vol.209. Article 110167. doi: 10.1016/j.cep.2025.110167.
8. Krasovitskiy YuV, Fedorova MN, Arkhangelskaya EV, Loginov AV. [Features of filtration of process gases and aspiration emissions by granular layers in food technology]. Vestnik Voronezhskoy gosudarstvennoy tekhnologicheskoy akademii. 2010; 1(43). 83-86 p.
9. Panova OD, Krasovitskiy YuV, Panov SYu. [Filter with dynamic regeneration for capturing and recycling dust emissions during grain storage and processing]. Khranenie i pererabotka selkhozsyrya. 2007; 8. 67-69 p.
10. Skorik TA, Glazunova EK, Galkina NI. [Evaluation of wet dust collecting devices efficiency]. Inzhenernyy vestnik Dona. 2018; 2(49). 132-140 p.
11. Kharkov VV, Nikolaev AN. [Engineering methodology for calculating a vortex chamber with a suspended droplet layer]. Khimicheskaya promyshlennost segodnya. 2017; 1. 16-21 p.
12. Nikolaev AN, Nurtdinov NM, Kharkov VV. [Efficiency of inertial sedimentation of particles on liquid droplets in hollow vortex apparatus for cleaning food production emissions]. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. 2015; Vol.18. 3. 294-296 p.
13. Litvinov AT. [On assessing the effect of capture small particles by large particles or liquid droplets and the influence of particle hydrophilicity on the capture efficiency]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal. 1969; Vol.16. 6. 1052-1061 p.
14. Kouzov PA, Malgin AD, Skryabin GM. [Cleaning dust from gases and air in the chemical industry]. Leningrad: Khimiya. 1982; 256 p.
Загрузки
Дополнительные файлы
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).
