Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 3.

Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 3. С. 437-446. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-3-437-446 Принцип работы сепаратора с V-образными элементами представлен на рис. 1. Газ с частицами пыли входит в сепаратор-пылеуловитель через входное отверстие 5, далее обтекает конструктивные элементы 1, которые расположены в шахматном порядке в несколько рядов. При их обтекании образуется волнообразная структура газопылевого потока. При этом поток с определенной частотой изменяет свое направление, чередуя его между правой и левой сторонами элементов. Радиус изменения направления газа с частицами соответствует длине стороны элемента V-образной формы, которая может достигать 40 мм. Это приводит к формированию центробежных сил, способных эффективно отделять мелкие частицы от газопылевого потока. Высокие значения центробежных сил могут быть достигнуты при относительно малой скорости на входе в сепаратор, так как радиус поворота небольшой. Также при частой смене направления движения газопылевого потока средние и крупные частицы выбиваются из него за счет инерционных сил. Это приводит к сепарации частиц различного размера из газопылевого потока, которые отлетают к V-образным элементам. В пристеночной области элементов скорость движения газа близка к нулю. Частицы, оказавшиеся в этой области, оседают в бункер 8. Обеспыленный газовый поток покидает сепаратор через выходное отверстие 6. Конструктивно V-образные элементы 1 погружены в пазы, которые проделаны в прямых пластинах 4, выполняющих роль ребер жесткости. К пластинам 4 приварены наклонные пластины 2 и выступы 3, которые предотвращают проскок восходящего газа с частицами. а - двутавровые б - П-образные Ц і і * * І | , в - дугообразные г - Ѵ-образные Рис. 2. Формы исследуемых форм конструктивных элементов сепаратора Fig. 2. Shapes of the studied structural elements of the separator Материалы и методы В процессе исследования использовалось численное моделирование в CFD пакете Ansys Fluent, что позволило детально анализировать поведение частиц пыли в сепараторе и оценивать эффективность различных конструктивных решений. Ввиду того что по ширине конструкция не изменяется, применялось условие симметрии. Для упрощения расчетов и имитации реального бункера на нижней стенке (на дне) задавалось условие прилипания частиц. На остальных стенках задавалось условие отражения частиц. Для моделирования движения газового потока применялись уравнения Навье - Стокса. Для расчета турбулентности использовалась модель k-ю SST, сочетающая преимущества k-ю модели в пристеночной области и k-e модели в области, удаленной от стенки. Таким образом, использование модели k-ю SST позволяет с высокой точностью моделировать поведение потока в углах и у стенок конструктивных элементов сепаратора. Также модель k-ю SST хорошо адаптируется к режимным изменениям потока, что важно для данной 439