ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ЗАТВОРА
DOI:
https://doi.org/10.14529/power230410Ключевые слова:
агрессивные газы, реактор, пневматический затвор, численное моделирование, запирающая способность, энергетическая эффективностьАннотация
В статье приводятся результаты исследования пневматического затвора вихревого типа, который устанавливается в каналах загрузки сырья тепломассобменных реакторов. Существует метод расчета режимных параметров пневматического затвора вихревого типа, позволяющий определить требуемые для запирания полости реактора давление и массовый расход активного газа при заданных геометрических параметрах устройства и противодавления в реакторе. Однако влияние геометрических параметров затвора на его запирающую способность и, следовательно, энергетическую эффективность, на сегодняшний день не изучено. В статье приводится анализ математической модели рабочего процесса пневматического вихревого затвора, на основе которой был получен существующий метод расчета устройства. Показано, что в математическом описании газодинамических процессов в затворе не учитываются функциональные назначения компонентов скорости активного газа на срезе сопла, что делает ее неприменимой для оценки влияния геометрии направляющего аппарата на характеристики пневматического затвора. Численным моделированием установлено, что увеличение толщины и количества лопаток в некотором диапазоне приводит к ухудшению запирающей способности затвора и, как следствие, к увеличению требуемых для запирания массового расхода и давления активного газа. Показано, что уменьшение угла установки лопатки в исследуемом диапазоне также ведет к росту требуемых параметров активного газа для запирания полости реактора.
Скачивания
Библиографические ссылки
Бигеев, В.А. Основы металлургического производства / В.А. Бигеев, К.Н. Вдовин, В.М. Колокольцев и др. СПб.: Лань, 2017. ‒ 615 с.
Спиридонов, Е.К. Характеристики и расчет эжекционного пневмозатвора / Е.К. Спиридонов, Е.А. Гришина, А.В. Подзерко // Инновация, экология и ресурсосберегающие технологии на предприятиях машиностроения, авиастроения, транспорта, сельского хозяйства: тр. IX Междунар. науч-техн. конф. – Ростов н/Д: ИЦ ДГТУ, 2010. – С. 784‒790.
Гришина, Е.А. Рабочий процесс и конструкции эжекционного пневмозатвора /Е.А. Гришина, Е.К. Спиридонов, А.В. Подзерко//Динамика машин и рабочих процессов: сб. докл. всерос. науч.-техн. конф. ‒ 2009. ‒ С.41‒46.
Guerrero, A.P. Linear and Non-linear Stability Analysis in Boiling Water Reactors. The Design of Real-Time Stability Monitors / A.P. Guerrero, G.E. Paredes. Woodhead Publishing Series in Energy, 2019. ‒ 465 p. DOI: 10.1016/C2017-0-01640-3.
Potential environmental pollution from copper metallurgy and methods of management / G. Izydorczyk, K.Mikula, D.Skrzypczak, K. Moustakas, A. Witek-Krowiak, K. Chojnacka // Environmental Research. ‒ 2021. ‒ Vol. 197. ‒ 111050. DOI: 10.1016/j.envres.2021.111050.
Roderick, I.L.G. Chapter 4.1 ‒ Process Kinetics, Fluid Flow, and Heat and Mass Transfer, in Process Metallurgy. Treatise on Process Metallurgy / I.L.G. Roderick. ‒ Publisher: Elsevier, Netherlands, 2014. ‒ P. 428–443. DOI: 10.1016/B978-0-08-096984-8.00007-0.
Dynamic chaos of imaging measurements for characterizing gas–liquid nonlinear flow behaviour in a metallurgical reactor stirred by top‐blown air / K. Yang, X. Zhang, G. Yang, M. Li, H. Wang, Q. Xiao // The Canadian Journal of Chemical Engineering. ‒ 2023. ‒ Vol. 1. ‒ P. 1‒17. DOI: 10.1002/cjce.25077.
Pearson, M. Martinez Fonte D. Use of Remotely Operated Shut-Off Valves for Emergency Isolation of Pressure Vessels and Hazardous Fluids / M. Pearson // Proceedings of the 62nd Conference of Metallurgists, 2023. ‒ P. 107-119. DOI: 10.1007/978-3-031-38141-6_12.
Yamazaki, Y. Chapter 3 ‒ Gasification Reactions of Metallurgical Coke and Its Application – Improvement of Carbon Use Efficiency in Blast Furnace. In Gasification for Practical Applications / Y. Yamazaki. ‒ Publisher: InTech, Croatia, 2012. ‒ P. 51–84. DOI: 10.5772/51680.
Blanchard, J.N. Influence of a counter rotating vortex pair on the stability of a jet in a cross flow: an experimental study by flow visualizations / J.N.Blanchard, Y. Brunet, A. Merlen //Experiments in Fluids. ‒ 1999. ‒ Vol. 26. ‒P. 63–74. DOI: 10.1007/s003480050265.
Gopalan, S. The structure of a jet in cross flow at low velocity ratios / S. Gopalan, B.M. Abraham, J. Katz// Physics of Fluids. ‒ 2004. ‒Vol. 16. ‒ P. 2067-2087. DOI: 10.1063/1.1697397.
Ben, M.M. Vertical dense jet in flowing current / M.M. Ben, D. Malcangio, M. Mossa // Environmental Fluid Mechanics. ‒ 2018. ‒ Vol. 18. ‒ P. 75-96. DOI: 10.1007/s10652-017-9515-2.
Farokhi, S. Effect of initial swirl distribution on the evolution of a turbulent jet /S. Farokhi, R. Taghavi, E.J. Rice // AIAA JOURNAL. ‒ 2012. ‒Vol. 27 (6). ‒ P. 700-706. DOI: 10.2514/3.10168.
Illyas, S.M. Experimental and Computational Study on Effect of Vanes on Heat Transfer and Flow Structure of Swirling Impinging Jet / S.M. Illyas, A. MuthuManokar, A.E. Kabeel // Journal of Applied Fluid Mechanics. ‒ 2023. ‒ Vol. 16 (2). ‒ P. 205-221. DOI: 10.47176/JAFM.16.02.1296.
Спиридонов Е.К. К расчету пневмозатворов / Е.К. Спиридонов, Е.А. Гришина, А.В. Подзерко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. ‒ 2011. ‒ Т. 228, № 11. ‒ С. 4-11
Cottet, G.-H. Chapter 2 ‒ Vortex Methods for Two-Dimensional Flows. In Vortex Methods: Theory and Practice / G.-H. Cottet, P.D. Koumoutsakos. ‒Publisher: Cambridge University Press, USA, 2000 ‒P. 10-54.
Anderson, J.D. Computational Fluid Dynamics. The basics with applications. 3rd ed. / J.D. Anderson. ‒ Springer, Germany, 2009. ‒ 332 p.
Shaheed, R. A comparison of standard k–ε and realizable k–ε turbulence models in curved and con-fluent channels / R. Shaheed, A.Mohammadian, H.K. Gildeh // Environmental Fluid Mechanics. ‒ 2019. ‒Vol. 19 ‒P. 543-568.
Girault,V. Finite Element Methods for Navier-Stokes Equations: Theory and Algorithms / V. Girault, P.A Raviart. ‒ Publisher: Springer Berlin, Heidelberg, 1986. ‒ 376 p. DOI:10.1007/978-3-642-61623-5.
Lee, C. Flow structures in transitional and turbulent boundary layers / C. Lee, X. Jiang // Physics of Fluids. ‒ 2019. ‒ Vol. 31. ‒ 11301.DOI: 10.1063/1.5121810.
Sun, Y. Numerical investigation on noise reduction of rotor blade-vortex interaction using blade surface jet blowing / Y. Sun, G. Xu, Y. Shi // Aerospace Science and Technology. ‒ 2021. ‒ Vol. 116. ‒ 106868.DOI: 10.1016/j.ast.2021.106868.
Versteeg, H. K. An introduction to computational fluid dynamics the finite volume method. 2nd ed. / H.K. Versteeg, W. Malalasekera. ‒ Bell and Bain Ltd, Scotland, 2007. ‒ 353 p.
Bo,W. Simulation of gas-liquid two-phase flow in metallurgical process / W. Bo,S. Shiyi, R. Yanwei, C. Shuyong, P. Wangjun, Z. Jieyu // ActaMetall Sin. ‒ 2020. ‒ Vol. 56. ‒ P. 619-632. DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00385.
A new k-ϵ eddy viscosity model for high Reynolds number turbulent flows / T. Shih, W. Liou, A. Shabbir, Z. Yang, J. Zhu // Computers & Fluids. ‒ 1995. ‒ Vol. 24. ‒ P. 227‒238.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
