Оптимізація конструкції циклону із спіральним направляючим апаратом
Автор: Довгань Роман Юрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У даній роботі обґрунтовано, розраховано та оптимізовано конструкцію циклону із спіральним направляючим апаратом. Також побудовано її тривимірну модель, проведено випробування циклону на ефективність очищення та гідравлічний опір. Об’єкт дослідження – процес розділення твердих частинок і газового потоку в циклоні із спіральним направляючим апаратом. Предмет дослідження – вплив конструктивних параметрів циклону на його ефективність, зокрема на коефіцієнт очищення та аеродинамічні характеристики. Метою магістерської роботи є розроблення оптимізованої конструкції циклону із спіральним направляючим апаратом із використанням CFD-аналізу. У першому розділі роботи наведено класифікацію обладнання для очищення газу від пилу, та було проведено аналіз параметрів роботи апаратів сухого очищення газів та було наведено основні завдання досліджень і мета роботи. Резюмуючи можна сказати, що основними перевагами циклону є низька вартість, низькі витрати на обслуговування, просте виготовлення та відносно низькі перепади тиску, можливість працювати при відносно високих температурах (500?C). Основні параметри, які аналізують при роботі таких апаратів, включають ефективність сепарації, аеродинамічний діаметр відсічення часток та втрати тиску. У другому розділі роботи представлено математичну модель процесу руху запиленого потоку газу в циклоні із спіральним направляючим апаратом. Було прийнято припущення для моделювання двофазного потоку в розробленому пило збірнику: характеристики дисперсного середовища; взаємодія частинок; умови на поверхні; характеристики потоку на вході; модель взаємодії фаз. 5 Граничні і початкові умови: характеристики повітряного середовища; характеристики дисперсного середовища (пилу); форма і розміри пилозбірника; властивості матеріалу стінок; фізичні властивості газу; швидкість і напрямок вхідного потоку; розподіл частинок пилу; умова прилипання; умова ковзання; умова сталої швидкості на вході. У третьому розділі роботи досліджено вплив елементів конструкції апарату на основні характеристики. У підрозділі 3.1 представлено будову та принцип роботи циклонів із спіральним направляючим апартом. У підрозділі 3.2 було представлено особливості визначення геометричних розмірів циклонів із спіральним направляючим апаратом, пораховано геометричні розміри циклону. Досліджено вплив числа витків і ширини каналів на ефективність роботи і гідравлічний опір циклону, побудовано графіки, графічні результати. Проведено дослідження на вплив висоти центральної труби на основні характеристики циклону, зроблено висновок, що найкращі результати очищення досягаються при висоті центральної випускної труби в діапазоні від 0 до 200 мм над нижнім торцем циліндричної частини. Далі було проведено дослідження на вплив кута нахилу вхідного патрубка на основні характеристики циклону Проведені розрахунки на ефективність та гідравлічний опір при очищенні в циклоні методом скінчених об’ємів в середовищі CFD системи підтверджують експлуатаційну працездатність і ефективність розробленої конструкції циклону з спіральним направляючим апаратом. Ключові слова: прямоточний циклон, протиточний циклон, спіральний направляючий апарат, траєкторія руху газу, очищення, CFD, solidworks flow simulation.