Удосконалення вихрових апаратів для інтенсифікації процесу вловлення пилоподібних продуктів в харчовій промисловості: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладного завдання підвищення ефективності апаратів із зустрічними закрученими потоками (АЗЗП) за рахунок їх конструктивного вдосконалення. Були визначені умови для більш ефективної роботи АЗЗП з циліндричною сепараційною камерою – усунення гальмуючого параметру, що призводив до падіння осьової швидкості запиленого потоку повітря. Визначено параметр, який гальмував рух первинного потоку до сепараційного простору апарату і тим самим призводив до зниження ефективності очищення. За рахунок конструктивних змін типової моделі підвищено вхідний момент кількості руху у первинному потоці. Отримано залежності полів швидкостей та гідравлічних втрат. Експериментальним шляхом підтверджено підвищення ефективності апаратів із зустрічними закрученими потоками. Визначено діапазон вловлювання твердих частинок із запиленого повітря в удосконалених АЗЗП. Розроблено удосконалені моделі АЗЗП з циліндричною сепараційною камерою, які пройшли промислову апробацію на харчових підприємствах. Проведено техніко-економічне обґрунтування застосування удосконалених апаратів із зустрічними закрученими потоками, що показало значний економічний ефект при впровадженні їх у харчові виробництва.

Диссертация посвящена решению научно-прикладной задачи повышения эффективности аппаратов со встречными закрученными потоками (АВЗП) за счет их конструктивного усовершенствования. Были определены условия для более эффективной работы АВЗП с цилиндрической сепарационной камерой – устранение тормозящего параметра, который приводил к падению осевой скорости запыленного потока воздуха. Определен параметр, который тормозил движение первичного потока сепарационного пространства аппарата и тем самым приводил к снижению эффективности очистки. За счет конструктивных изменений типовой модели повышен входящий момент количества движения в первичном потоке. Получены зависимости полей скоростей и гидравлических потерь. Экспериментальным путем подтверждено повышение эффективности аппаратов со встречными закрученными потоками. Определен диапазон улавливания твердых частиц из запыленного воздуха в усовершенствованных АВЗП. Разработаны усовершенствованные модели с цилиндрической сепарационной камерой, которые прошли промышленную апробацию на пищевых предприятиях. Проведено технико-экономическое обоснование применения усовершенствованных аппаратов со встречными закрученными потоками, которое показало значительный экономический эффект при внедрении их в пищевые производства.

As a result of the analysis of the literature and patent records were to establish the advantages of vortex devices before the cyclone, namely: independence of purification from dust, for parallel connection it is not necessary to monitor the uniformity of the the chamber, at equal separating ability of the cyclone has a lower productivity at higher (about one third) power energy, cleaning high temperature gases that can be cooled by means of additional flow, drop efficiency, when the suction in the hopper portion of the apparatus, occurs with less intensity and so on. Also able to establish the influence of factors on the process of dust collection and improve the efficiency of vortex devices – apparatus with counter swirling flows (ACSF) by design improvements. Set the conditions for more effective work with ACSF cylindrical separating camera – eliminating the braking parameter, which led to low axial velocity of the dust-Laden air stream. It is theoretically established and experimentally confirmed that the critical factor that affects the overall efficiency of the process dust collection in ACSF with swirling flows is the presence of an inhibitory effect that leads to the reduction of axial velocity of the dust-Laden air stream. Developed equations for utility models ACSF in which the input momentum is perpendicular to external and internal radii of the swirler. On this basis, it was determined the main place for meaningful improvement – is the increase of swirl of the primary flow in the lower cylindrical part of the apparatus to – a first improved design, – the second and third improved designs, resulting in increased incoming momentum in the primary swirl twice – with to It thus eliminated the braking effect due to the equalization of the ratio of the input angular momentum and flows of the air, according to the law of conservation of momentum. Developed physical model of dust-Laden flow with dried milk in improved model of the apparatus with counter swirling flows. Which can theoretically analyze the motion of solid particles in the separation part of the ACSF and describe a mathematical model of the flow structure of dusty air. In the equations of motion of dust-Laden flow, it is possible to apply the minimum reduction, which will allow them to implement numerical methods for the exact values of the input parameters and the initial (boundary) conditions, i.e., conditions for the uniqueness. Experimentally determined velocity field in advanced ACSF and confirmed the intensification of the process of separation of solid particles from sawn air due to increased speeds in all holes of the chamber on 30...50% in comparison with the typical model ACSF. Experimental data for the total collection efficiency was as follows: in advanced ACSF (with two cones) – ; in advanced ACSF (with discs) – ; in advanced ACSF (with one cone) – , the same flow resistance and the flow rate of the air from analog design ACSF – ; the efficiency of collection of particulates from dust-Laden air in advanced ACSF (with the two cones), with most effective capture (approximately 80%) medium and small fractions in the range from 10 μm to 30 μm. Improved method of calculating hydraulic losses ACSF by the primary and secondary channels, and experimentally confirmed that the pressure loss in advanced ACSF = 634 PA, do not exceed losses for a typical design ACSF. Improved collection efficiency in advanced ACSF (with two cones) on 5,4% (in accordance with act implementation). Caught the smallest fraction of dry milk particles with a diameter of 1.99 µm. Developed improved design of apparatus with counter swirling flow – ACSF with two cones, ACSF with discs and ACSF with one cone in the upper part of the primary swirl flow of the lower part of the device (patent of Ukraine for useful model №52244 and №90412). Committed implementation of the utility model ACSF with two cones instead of cyclones TSN-15Y at CJSC the Butter factory «Priluki» and the LLC «Rubezhnoye-agro». Scientific developments are used in the educational process and by relevant acts of implementation. Calculated the economic effect amounts to 55825 UAH / year – to ACSF with two cones and 43945 UAH / year for ACSF with one cone.