Создание полупромышленной модели центробежного сепаратора на кафедре «ТОТ»

Сотрудниками кафедры «ТОТ» (аспирантом Зинуровым Вадимом Эдуардовичем и д.т.н. зав. каф. Дмитриевым Андреем Владимировичем) на основе проведенных теоретических и численных расчетов была спроектирована конструкция центробежного сепаратора (рис. 1).

Рисунок 1 – Модель центробежного сепаратора: 1 – входное отверстие; 2 – внутренняя цилиндрическая труба; 3 – приваренная крышка с отверстиями круглой формы; 4 – прямоугольные щели; 5 – внешняя цилиндрическая труба

Принцип действия центробежного сепаратора заключается в следующем: запыленный газовый поток входит в устройство через входное отверстие 1, после чего движется в нижнюю часть устройства, по мере достижения газовым потоком уровня, на котором располагаются прямоугольные щели 4, газ равномерно распределяется в осесимметричном направлении и образованными струйками проходит через них, при выходе струйки из каждого прямоугольного отверстия она распределяется на два равных потока, которые движутся в противоположные относительно друг друга стороны. За счет конструктивного оформления сепаратора с соосно расположенными трубами: внешняя и внутренняя цилиндрические трубы, приваренная крышка с круглыми отверстиями, образующиеся потоки при выходе из прямоугольных щелей начинают вращаться и двигаться вверх к выходным отверстиям в крышке 3. Сепарация частиц из газового потока преимущественно осуществляется за счет возникающих центробежных сил при завихрении потока в межтрубном пространстве. Частицы, которые выбиваются из потока постепенно оседают в бункере. Наиболее крупные частицы сепарируются из газа в пространстве внутренней цилиндрической трубы 2: при резком изменении направления движения газового потока с частицами в сторону прямоугольных щелей, относительно крупные частицы размером более 15 – 20 мкм выбиваются из потока и седиментируют. Следует отметить, что визуально каждая прямоугольная щель должна располагаться по центру между двумя круглыми отверстиями в крышке. Такое геометрическое расположение прямоугольных щелей относительно круглых отверстий позволяет увеличивать значения возникающих центробежных сил при вращении потока, что повышает эффективность сепарации частиц из газа. Это вызвано тем, что каждое завихрение имеет по одной точке соприкосновения с соседними завихрениями, при этом в точках контакта вектора скорости завихрений сонаправлены. Таким образом, особенностью устройства является то, что каждое завихрение ускоряет соседние, что повышает эффективность сепарации.

На данный момент времени изготовлена полупромышленная модель центробежного сепаратора, представленная на рисунке 2. В скором времени ожидаются промышленные испытания.

Рисунок 2 – Полупромышленный образец центробежного сепаратора

Отсутствие движущихся частей, простота изготовления и применения, высокая эффективность при умеренных энергетических затратах являются главными достоинствами разработанного сепаратора с соосно расположенными трубами.

Работа выполняется при финансовой поддержке Министерства по делам молодежи Республики Татарстан (проект «Устройство для очистки воздушных потоков от мелкодисперсных твердых частиц») и стипендии Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых СП-3577.2022.1 по теме «Разработка расчетных моделей улавливания мелкодисперсных частиц в энергоэффективных сепараторах с соосно расположенными трубами».