Turbulentinio dvifazio srauto judėjimo ciklone tyrimas ir modeliavimas

Abstract

Magistriniame darbe tirtas turbulentinis dvifazis srautas C- 30 ir KDG ciklonuose (įrenginys KD atskirti iš oro srauto) su tangentiniu srauto įtekėjimu problema. Pagrindinis tyrimo objektas – dviejų skirtingų konstrukcijų ciklonų oro valymo įrenginiai nuo KD. Magistrinio darbo tikslas yra ištirti turbulentinio dvifazio srauto judėjimą C-30 ir KDG ciklonuose ir atlikti matematinį modeliavimą. Magistrinį darbą sudaro 106 puslapiai, 3 skyriai, 21 lentelių, 58 paveikslai, bendrosios darbo išvados ir rekomendacijos, literatūros sąrašas. Pirmajame skyriuje analizuota literatūra, išnagrinėta oro tarša KD, pasaulyje ir Lietuvoje naudojamų ciklonų konstrukcijos. Aprašyti KD judėjimo ciklone matematiniai modeliai. Antrajame skyriuje pateiktos tyrimo metodikos: eksperimentiniuose tyrimuose naudotų medžiagų, įrangos bei aparatūros charakteristikos, pateikiamos mėginių ėmimo sąlygos, taikomi KD koncentracijų analizavimo metodai (svorinis ir spektroskopinis) bei skaitinio modeliavimo („Gentra“ ir „IPSA“) metodikos. Trečiajame skyriuje pateikti eksperimentinių tyrimų ir matematinio modeliavimo rezultatai. Eksperimentiniais tyrimais buvo siekiama ištirti C-30 ir KDG ciklonų efektyvumus, nustatyti medienos skiedrų, kūrenamomis kūrykloje išsiskiriančių kietųjų dalelių koncentracijas, kvarcinio smėlio ir kvarcinio smėlio dulkių įeinančio ir išeinančio oro dulkių sraute. Atliktas skaitinis oro srauto judėjimo modeliavimas. Oro srauto judėjimui C-30 ir KDG ciklonuose aprašyti naudotas trimačių Navje ir Stokso (Reinoldso) diferencialinių lygčių skaitinis sprendimas baigtinių tūrių metodu. Sudaryti oro srauto ciklonuose skaitiniai modeliai. Tokiu būdu buvo nustatyta slėgio, greičio pasiskirstymai ciklonuose. Gauti eksperimentiniai rezultatai parodė, jog tiriamojo C-30 ciklono efektyvumas yra 86 %, kai įtekėjimo greitis 7,08 m/s, o KDG ciklono – 89 %, kai įtekėjimo greitis 6,27 – 10,78 m/s.

The paper aims to analyse the problem og numerical modeling of two-phase flow in the C- 30 ir CRF cyclone with tangential inlet (equipment for seperation of solid particles from gaseous fluid flow). The main research object is two different structures of cyclone air cleaning equipment used to remove solid particles. The master is aimed to investigate the turbulent two-phase flow in the C-30 and CRF cyclones and describes the numerical modeling The master work consists of an 106 papers, 3 chapters, 21 tables, 58 pictures, general conclusions and recommendations, lists of references. The first chapter is intended for literature review. It investigates air pollution with solid particles, cyclones structures and charges applied worldwide and Lithuania. It also describes the mathematical models of a solid particle flow in cyclone. The second chapter presents the methodologies of research: experimental research of the materials, characteristics of equipment and hardware, present the sampling conditions, used analysis methods of solid particle concentrations (weighted and spectroscopic) and method of numerical modeling (Gentra and IPSA). The third chapter presents results of experimental research and mathematical modeling. In experimental analysis was to investigate efficiency of air cleaning equipment C-30 and CRF cyclones and assess the wood chips, combustion emissions from burning the particles concentrations of quartz sand and quartz sand dust of incoming and outgoing air flow. The paper describes the numerical modeling of the swirling fluid flow. Dimensional the Navier-Stokes (Reynolds) equations are numerical solution of finite volume method which is made to describe the air flow movements in the C-30 and CRF cyclones. It was made numerical models of air flow in cyclones. In this way, was assess the tangent velocity distributions of cyclones. Experimental results showed that efficiency of the C-30 cyclone is 86 % when inflow velocity is 7.08 m/s or CRF cyclones – 89 % when inflow velocity are 6,27 – 10,78 m/s.