Комбинированное (2d – 3d) численное исследование эффективности воздухоочистительного устройства

Рассматриваются возможности снижения энерго- и материалоемкости городских систем снабжения жилых, общественных и производственных объектов тепловой и электрической энергией, газом. Показано, что это непосредственно способствует решению глобальных задач, связанных с сохранением приемлемого климата на планете. Пока основная доля энергогенерации осуществляется за счет органического топлива, повышение энергоэффективности городских систем энергоснабжения на 3% будет равносильно 1% декарбонизации производства. Одними из крупногабаритных и материалоемких устройств, используемых в производственных процессах энергогенерации, газораспределения, на предприятиях химической, пищевой промышленности, ряде других предприятий городского хозяйства, являются комплексные воздухоочистительные устройства (КВОУ). В последние десятилетия в связи с наполнением рынка России множеством разновидностей фильтров зарубежных компаний создавались конструкции КВОУ с пористыми фильтрами на обеих ступенях очистки, а циклонные ступени были искусственно перемещены в категорию устаревшей и несовершенной технологии. Показано, что ступени циклонирования в КВОУ имеют достаточный потенциал совершенствования эффективности очистки и позволяют существенно сократить габариты и материалоемкость воздухоочистных систем. Предложен комбинированный (2d – 3d) метод численного исследования блоков циклонных элементов, упрощающий процесс исследования и снижающий его ресурсозатратность. Создана и испытана численная модель циклонного элемента с фильтрующей вставкой, показывающая возможность достижения воздухоочистными устройствами такого типа классов очистки E7 и выше.

1. Borhani Jebeli M., et al. A new cyclone design with adjustable inlet angle and external geometry for optimal PM10 removal. Int. J. Environ. Sci. Technol. 2020; 17: 1075 – 1086.

2. Жохов В. Л., Аккайа Б. Воздушные фильтры для энергетических ГТУ. Рыбинск, «Газотурбинные технологии» 2023: 336.

3. Замалиева А. Т., Зиганшин М. Г. Усовершенствованная установка фильтрации газа на ТЭС при подготовке топлива для городских энергетических систем. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики 2019; 21(5): 124 – 131.

4. Nakhaei M., et al. CFD Modeling of Gas-Solid Cyclone Separators at Ambient and Elevated Temperatures. Processes 2020; (8): 228.

5. In Sik Hwang et al. Numerical simulation of a dense flow cyclone using the kinetic theory of granular flow in a dense discrete phase model, Powder Technology 2019; (356): 129 – 138.

6. Беляева Г. И., Зиганшин М. Г. Уточнение размещения очистных элементов комплексного воздухоподготовительного устройства для газотранспортных систем и энергогенерации на основе вычислительной гидродинамики. Надежность и безопасность энергетики 2021; 14(3): 134 – 141.

7. Горбунов С. В., Зиганшин М. Г. Создание и исследование численных моделей циклонов с наклонным и горизонтальным входом. Надежность и безопасность энергетики 2024; 17(3): 181 – 189.

8. Ravi Shastri, et al. Multi-objective optimization of cyclone separators using mathematical modelling and large-eddy simulation for a fixed total height condition. Separation and Purification Technology 2022; 291: 120968.

9. Mohamadali Mirzaei et al. CFD-DDPM coupled with an agglomeration model for simulation of highly loaded large-scale cyclones: Sensitivity analysis of sub-models and model parameters. Powder Technology 2023; 413: 118036.

10. Замалиева А. Т., и др. Совершенствование подготовки топлива в городской энергетической системе для устойчивого функционирования энергоисточников. Надежность и безопасность энергетики 2022; 15(4): 293 – 299.