Моделювання процесу виділення частинок пилу з повітря і визначення ефективності ротаційного пиловідокремлювача

Abstract

UK: Підвищення санітарно-гігієнічних умов праці за рахунок кращого очищення повітря і зменшення енергомісткос- ті процесу обезпилення повітря в кабінах сільськогосподарських машин за рахунок обґрунтування технологічних і констру- ктивних параметрів та режимів роботи високоефективного ротаційного пилевідокремлювача. Методика. Метод електрогі- дродинамічних аналогій (ЕГДА) дає змогу експериментально, за допомогою моделювання, розв‘язувати різноманітні задачі про потенціальний рух повітря. Цей метод припускає створення з певного електропровідного матеріалу моделі, як правило, геометрично подібної дійсній ділянці руху повітря. Результати. Виявлено недоліки існуючих засобів пиловідокремлення і проведено її удосконалення шляхом удосконалення ротаційного пиловідокремлювача і розробки нової форми лопатей з вирізом в середній частині, що дозволить підвищити ефективність ротаційного пиловідокремлювача за рахунок підвищення відділення частинок пилу розміром 3 мкм. Також з використанням ЕГДА побудовані траєкторії руху частинок пилу в кана- лах ротора. Шляхом підбору числа лопатей та кута їхнього нахилу визначена максимальна ефективність пиловідокремлюва- ча. Встановлено закономірності процесу сепарації часток пилу в каналах ротора і визначено залежності для розрахунку ро- таційного пиловідокремлювача. Наукова новизна. На основі теоретичних досліджень і досліджень з допомогою електро- гідродинамічної аналогії (ЕГДА) визначена форма міжлопатевого осьового вихору (вихору Тейлора), який виникає при русі потоку повітря в каналах ротора і впливає на закон розподілу швидкостей потоку. Розроблені математичні залежності для визначення ефективності осадження пилових часток на лопатях ротора і видалення їх в пилезбірник в залежності від їх розмірів, діаметра ротора, довжини і кількості лопатей, частоти обертання ротора і продуктивності пилевідокремлювача. На підставі теоретичних і експериментальних досліджень встановлено раціональні режими роботи ротаційного пиловідокрем- лювача в системі вентиляції кабін сільськогосподарських машин. Практична значимість. Запропонована нова форма ло- патей ротору з вирізом в середній частині, що дозволяє підвищити ефективність ротаційного пиловідокремлювача за раху- нок підвищення відділення частинок пилу розміром 3 мкм.

RU: Повышение санитарно-гигиенических условий труда за счет лучшей очистки воздуха и уменьшения энергоемко- сти процесса обеспыливания воздуха в кабинах сельскохозяйственных машин за счет обоснования технологических и кон- структивных параметров и режимов работы высокоэффективного ротационного пылеотделителя. Методика. Метод элек- трогидродинамических аналогий (ЭГДА) позволяет экспериментально, с помощью моделирования, решать различные зада- чи о потенциальном движении воздуха. Этот метод предполагает создание с определенного электропроводящего материала модели, как правило, геометрически подобной настоящему участку движения воздуха. Результаты. Выявлены недостат- ки существующих средств пылеотделения и проведены их усовершенствования путем усовершенствования ротационного пылеотделителя и разработки новой формы лопастей с вырезом в средней части, что позволит повысить эффективность ротационного пылеотделителя за счет повышения отделения частиц пыли размером 3 мкм. Также с использованием ЭГДА построены траектории движения частиц пыли в каналах ротора. Путем подбора числа лопастей и угла их наклона определе- на максимальная эффективность пылеотделителя. Установлены закономерности процесса сепарации частиц пыли в каналах ротора и определены зависимости для расчета ротационного пылеотделителя. Научная новизна. На основе теоретических исследований и исследований с использованием электрогидродинамической аналогии (ЭГДА) определена форма межлопа- стного осевого вихря (вихри Тейлора), который возникает при движении потока воздуха в каналах ротора и влияет на закон распределения скоростей потока. Разработанные математические зависимости для определения эффективности осаждения пылевых частиц на лопастях ротора и удаление их в пылесборник в зависимости от их размеров, диаметра ротора, длины и количества лопастей, частоты вращения ротора и производительности пылеотделителя. На основании теоретических и экс- периментальных исследований установлены рациональные режимы работы ротационного пылеотделители в системе венти- ляции кабин сельскохозяйственных машин. Практическая значимость. Предложена новая форма лопастей ротора с вырезом в средней части, что позволит повысить эффективность ротационного пылеотделители за счет повышения отделе- ния частиц пыли размером 3 мкм.

EN: Improving sanitary and hygienic working conditions due to better air purification and reduction of the energy intensity of the process of dedusting air in the cabs of agricultural machines due to the substantiation of the technological and design parameters and operating modes of the high-performance rotary dust separator. Method. The method of electrohydrodynamic analogies (EGDA) allows experimentally, using simulation, to solve various problems of potential air movement. This method involves the creation of a model with a certain electrically conductive material, as a rule, geometrically similar to this part of the air movement. Results. The drawbacks of the existing dust separation means are revealed and their improvements are carried out by improving the rotary dust separator and developing a new shape of the blades with a notch in the middle part, which will increase the efficiency of the rotary dust separator by increasing the separation of dust particles 3 microns in size. Also, using EGDA, trajectories of movement of dust particles in the rotor channels were constructed. By selecting the number of blades and their angle of inclination, the maximum efficiency of the dust separator is determined. The regularities of the process of separation of dust particles in the rotor channels are established and the dependencies for calculating the rotary dust separator are determined. Scientific novelty. On the basis of theoretical studies and studies using electrohydrodynamic analogy (EGDA), the shape of the inter-blade axial vortex (Taylor vortices), which occurs when air flows in the rotor channels and affects the law of distribution of flow velocities, is determined. Developed mathematical relationships to determine the effectiveness of the deposition of dust particles on the rotor blades and remove them in a dust collector, depending on their size, rotor diameter, length and number of blades, rotor speed and dust separator performance. On the basis of theoretical and experimental studies, rational modes of operation of the rotary dust separators in the ventilation systems of agricultural machinery cabs have been established. Practical meaningfulness. A new form of rotor blades with a notch in the middle part has been proposed, which will increase the efficiency of the rotary dust separator by increasing the separation of dust particles 3 microns in size.