Графическое представление гидродинамической структуры в вихревой камере в моделирующих программах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Г. Х. Гумерова, О. С. Дмитриева

ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В ВИХРЕВОЙ КАМЕРЕ В МОДЕЛИРУЮЩИХ ПРОГРАММАХ

Ключевые слова: вихревая камера, газовые выбросы, гидравлическое сопротивление, 3D модель.

С целью исследования газодинамических характеристик потоков в разработанной вихревой камере с

дисковым распылителем в программном комплексе SolidWorks построена его 3D модель.

Keywords: vortex chamber, gas emissions, hydraulic resistance, 3D model.

With the purpose of investigation of gas-dynamic characteristics of the flow in the vortex chamber with disc spray in

SolidWorks software complex built its 3D model.

Весьма перспективны в процессе очистки промышленных газовых выбросов от вредных газообразных и твердых веществ, а также для охлаждения оборотной воды аппараты с интенсивными гидродинамическими режимами работы, такие, как полые аппараты вихревого типа.

Основными достоинствами данных аппаратов являются большая пропускная способность по газовой фазе, высокая эффективность при сравнительно низком гидравлическом

сопротивлении [1-12].

При вводе жидкости в вихревую камеру она движется по днищу аппарата. Далее, при высоких скоростях газа, происходит срыв большого количества капель с поверхности аппарата и их унос. При этом наблюдается скачкообразный режим работы, что снижает её эффективность.

С целью исследования газодинамических характеристик потоков в разработанной вихревой камере с дисковым распылителем в программном комплексе SolidWorks построена его 3D модель.

Размеры аппарата: радиус рабочей зоны 0,2 м, радиус выходного патрубка 0,035 м, высота лопаток 0,1 м, количество лопаток 24, угол наклона образующей днища к оси завихрителя 20°, высота распылителя 0,05 м, количество дисков распылителя

8, минимальный диаметр распылителя 0,04 м, максимальный диаметр распылителя 0,05 м, степень крутки в аппарате 1, стенка реальная, шероховатость 0,5 мкм, среда - сжимаемый газ (воздух). При расчетах были наложены граничные условия: давление на входе в аппарат атмосферное (101325 Па), температура воздуха на входе в аппарат 293K, среднерасходная скорость воздуха на выходе из аппарата 10 м/с.

Характеристики потоков в вихревой камере с дисковым распылителем, полученные с помощью компьютерной программы SolidWorks Flow

Simulation, представлены на рисунке 1(а, б), а также характер скоростного поля потока воздуха.

Уравнения, описывающие газодинамическую

структуру потока в вихревых камерах, можно использовать для разработанных аппаратах, что подтверждается результатами,

полученными в компьютерной программе

SolidWorks Flow Simulation.

б

Рис. 1 - Распределение абсолютной скорости газового потока в виде цветовых векторов при скорости газа на входе в аппарат Wbx, м/с: а) 5; б) 10

При исследовании масштабного перехода выявлено, что структура газового потока не изменяется.

Литература

1. Дмитриева О. С. Охлаждение оборотной воды в вихревой камере с дисковым распылителем / О. С. Дмитриева, А. В. Дмитриев // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2013. - № 3. - С. 13-16.

2. Дмитриев А. В. Перспективы использования вихревых камер для охлаждения оборотной воды промышленных установок / А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева, А. Н. Николаев // Промышленная энергетика. - 2012. - № 10.

- С. 31-34.

3. Дмитриева О. С. Разработка тепломассообменного устройства для контакта газа и жидкости в вихревом потоке для систем оборотного водоснабжения / О. С. Дмитриева, А. В. Дмитриев, А. Н. Николаев // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 15

4. Дмитриев, А. В. Особенности охлаждения оборотной воды в вихревых камерах в зимний период / А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева, А. Н. Николаев // Экология и промышленность России. - 2012. - № 9. - С. 12-13.

5. Дмитриев, А. В. Повышение эффективности очистки

газовых выбросов путем установки

пневмогидравлических распылителей в аппараты с интенсивным взаимодействием фаз / А. В. Дмитриев, О. С. Дмитриева, А. Н. Николаев // Экология и промышленность России. - 2012. - май. - С. 16-18.

6. Дмитриев, А. В. Вихревые аппараты для очистки крупнотоннажных газовых выбросов промышленных предприятий / А. В. Дмитриев, О. С. Макушева, И. Р. Калимуллин, А. Н. Николаев // Экология и промышленность России. - 2012. - январь. - С. 4-7.

7. Дмитриев, А. В. Охлаждение оборотной воды промышленных установок в вихревых камерах / А. В. Дмитриев, О. С. Макушева, Н. А. Николаев // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2011. -№ 7. - С. 19-22.

8. Коньков, О. А. Диспергирование жидкости в полых вихревых аппаратах для очистки газовых выбросов / О. А. Коньков, О. С. Макушева, А. В. Дмитриев // Экология и промышленность России. - 2011. - Июль. - С. 14-16.

9. Макушева, О. С. Оценка экономического эффекта от

внедрения контактных устройств с увеличенной пропускной способностью / О. С. Макушева, А. В. Дмитриев // Вестник Казанского технологического университета. - 2011. - № 8. - С. 355-358.

10. Пат. 127881 Российская Федерация, МПК F28C

1/02. Тепломассообменное устройство для контакта газа и жидкости в вихревом потоке / Дмитриев А. В., Дмитриева О. С., Гумерова Г. Х., Николаев А. Н.; заявитель и патентообладатель: авторы. - №

2012144822/06; заявл. 22.10.2012; опубл. 10.05.2013, Бюл. № 13. - 3 с.

11. Пат. 102309 Российская Федерация, МПК B 05 B 1/26. Разбрызгивающее устройство для аппаратов с интенсивным взаимодействием фаз / Коньков О. А., Макушева О. С., Дмитриев А. В., Николаев А. Н.; заявитель и патентообладатель Казанский научный центр Российской академии наук. - № 2010106576/22; заявл. 24.02.2010; опубл. 27.02.2011, Бюл. № 6. - 2 с.

12. Пат. 96786 Российская Федерация, МПК B 01 J 19/00. Контактное устройство для тепломассообменных процессов / Макушева О. С., Дмитриев А. В., Николаев А. Н.; заявитель и патентообладатель Казанский научный центр Российской академии наук. - № 2010115464/05; заявл. 19.04.2010; опубл. 20.08.2010, Бюл. № 23. - 2 с.

13. Пат. 89000 Российская Федерация, МПК B 05 B

1/26. Разбрызгивающее устройство / Макушева О. С., Дмитриев А. В., Николаев Н. А.; заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Казанский научный центр РАН. - №

2009129889/22; заявл. 03.08.2009; опубл. 27.11.2009, Бюл. № 33. - 2 с.

© Г. Х. Гумерова - к.т.н., доц. каф. инженерной компьютерной графики и автоматизированного проектирования КНИТУ, [email protected]; О. С. Дмитриева - ст. препод. НХТИ КНИТУ.