Статті
Постійне посилання колекціїhttps://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/7522
Переглянути
3 результатів
Результати пошуку
Документ Оптимізація конструкції вузлів підведення рідини в скрубер Вентурі на основі CFD досліджень(2024) Пономаренко, Віталій Васильович; Люлька, Дмитро Миколайович; Якобчук, Роман Леонідович; Слюсенко, Андрій Михайлович; Лементар, Святослав Юрійович; Хитрий, Ярослав Сергійович; Тимченко, Іван В'ячеславовичУ процесах харчової промисловості, повʼязаних із сушінням, подрібнення тощо, утворюється пил, що створює проблеми санітарного, екологічного й технологічного характеру (негативний вплив на здоровʼя людини, забруднення навколишнього середовища та втрата цінної сировини із пилом). Вирішення цих проблем залежить від комплексного вдосконалення роботи пилоочисного обладнання. Одним з основних та ефективних елементів такого обладнання є скрубер Вентурі. Метою дослідження є визначення раціональної конструкції форсунок для осьового розподілення рідини на вході в скрубер і периферійного її підводу через отвори в горловині для забезпечення мінімальної та достатньої густини зрошення. Це дасть змогу максимально змочити пилові частинки та в подальшому їх видалити. Для досягнення поставленої мети використано методи обчислювальної гідродинаміки (CFD), реалізовані в програмному пакеті ANSYS CFX. Досліджено роботу форсунок трьох типів: струминної, відцентрово-струминної та відцентрової. Розроблено їх тривимірні моделі і згідно із загальноприйнятим алгоритмом досліджень приведено методику налаштування модулів програми для реалізації цього завдання. Особливості налаштування модулів при дослідженні скруберів з різним конструктивним виконанням вузлів підводу рідини описані при вирішенні задачі раціонального конструктивного виконання вузлів підводу рідини в скрубер. Отримані результати числових розрахунків дали змогу вибрати відцентрово-струминні форсунки, розміщені по осі скрубера для зрошення його горловини, як ефективний варіант. Рівномірний розподіл рідини по поперечному перерізу та по довжині можливий для зменшення витрати рідини вдвічі. Дослідження конструктивного виконання периферійного підведення рідини показали, що виконання підвідних отворів посередині горловини не є раціональним, оскільки вздовж вхідних кромок горловини виникають зони вихрових течій, а вирівнювання концентрації рідини відбувається на її виході. Більш раціональним варіантом периферійного підведення рідини є її підведення через отвори, що виконані в горловині на відстані 0,1…0,2 від її початку.Документ Дослідження процесу розпилення рідини за допомогою CFD-технологій(2022) Слюсенко, Андрій Михайлович; Пономаренко, Віталій Васильович; Блаженко, Сергій Іванович; Хитрий, Ярослав СергійовичУ газорідинних системах інтенсифікація процесів обміну маси або енергії можлива при створенні значної площі поверхні контакту фаз і швидкому її оновленні шляхом розпилення рідини гідравлічними форсунками. При встановленні їх в обладнання потрібно знати характеристики факела розпилення, що дає змогу забезпечити найбільш ефективну роботу. Такі дані отримують при експериментальному дослідженні форсунок, однак при зміні розмірів, їх співвідношень потрібні додаткові дослідження, які вимагають наявності експериментальних стендів, відповідного обладнання, є дорогими та потребують значного часу на їх проведення й обробку результатів.Найпотужнішою програмою для дослідження гідродинаміки потоків є система ANSYS з CFD модулями, завдяки якій можна дослідити структуру потоків у камері змішування форсунки, на виході з її сопла, передбачити явище розпилення та руйнування струменя рідини. Основним критерієм отримання достовірних результатів моделювання є коректне налаштування всіх розрахункових модулів програмного забезпечення. У статті визначено характеристики факела розпилення потоку у форсунці з використання CFD-технологій як прогресивного, високоефективного та економічно доцільного методу досліджень. Розроблено алгоритм проведення числового моделювання гідродинаміки потоку рідини у форсунці та на виході з її сопла, що складається із шести етапів. Отримані CFD-моделюванням числові значення розподілення швидкості та об’ємної частки рідини для факела розпилення корелюють з відомими експериментальними даними. Встановлено, що всередині факела створюється розрідження порядку 165 Па, причому воно максимальне у прикореневій зоні, знижується до периферії і при віддаленні від сопла. Зона пониженого тиску пояснює ежектування газової фази ззовні всередину факела розпилення.In gas-liquid systems, the intensification of mass or energy exchange processes is possible by creating a significant area of the contact surface of the phases and uickly updating it by spraying the liquid with hydraulic nozzles. When installing them in equipment, it is ecessary to know the characteristics of the spray jet in order to ensure the most efficient operation. Such data are obtained during the experimental study of injectors. However, when changing the sizes, their ratios, additional studies are required, which require the availability of experimental stands, appropriate equipment, which are expensive and require considerable time for their implementation and processing of the results. The most powerful program for the study of fluid dynamics of flows is the ANSYS system with CFD-modules. It is possible to investigate the structure of flows in the mixing chamber of the nozzle, at the outlet of nozzle, to foresee the phenomenon of spraying and destruction of the liquid jet. The main criterion for obtaining reliable simulation results is the correct setting of all calculation software modules. The aim of the work is to determine the characteristics of the spray jet in the nozzle using CFD technologies as a progressive, highly efficient and economically viable research method. An algorithm for numerical simulation of the hydrodynamics of the fluid flow in the nozzle and the exit from its nozzle was developed. It consists of six stages. Numerical values of velocity and volume fraction of liquid for the spray torch, obtained by CFD modeling, correlate with known experimental data. It is established that a zone of the lowpressure of about 165 Pa is created inside the torch of the sprayed liquid (maximum in the root zone, decreases to the periphery and at a distance from the nozzle). The low-pressure zone explains the ejection of the gas phase from the outside into the middle of the spray torch.Документ CFD-моделювання процесу піролізного високотемпературного розкладання сировини рослинного походження у побутових твердопаливних котлах(2018) Галдінов, Михайло Васильович; Пешко, Віталій Анатолійович; Риндюк, Дмитро Вікторович; Черноусенко, Ольга Юріївна; Лементар, Святослав ЮрійовичУ статті проведено моделювання процесу розкладання та горіння рослинної сировини у твердопаливному піролізному побутовому котлі (ТППК), оскільки використання нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії є доцільним для енергетики України. Показано, що ефективність ТППК значною мірою залежить від його режимних і конструкційних параметрів. Відмічені переваги та доцільність використання інформаційних технологій для аналізу взаємовпливу більшості конструктивно-технологічних параметрів процесів, що проходять у побутових твердопаливних котлах. Запропоновано інформаційну технологію дослідження процесів, що відбуваються у ТППК. Розглянуто загальний випадок процесу піролізного високотемпературного розкладання сировини рослинного походження, конструкцію та принцип роботи твердопаливного піролізного побутового котла. Запропоновано комплексну модель симуляції процесів високотемпературного піроліз- ного розкладання палива рослинного походження. Оскільки піролізне високотемпературне розкладання деревини з урахуванням теплообміну між потоками продуктів згоряння й теплоносієм є досить складним процесом, використано метод модульного моделювання. Першим етапом є двофазне горіння при нестачі кисню в камері газогенерації. Модель описує процеси горіння рідкого і твердого палива при дозвукових швидкостях течії газу. Другим етапом є однофазне горіння летких у камері згоряння. Моделі горіння летких обираються залежно від швидкості перебігу брутто- реакції. Третім етапом є моделювання процесу теплообміну між продуктами згоряння та теплоносієм у жаротрубному елементі, що базується на розв ’язку рівняння енергії з урахуванням радіаційної складової теплового потоку, Нав ’є- Стокса і рівняння для турбулентних функцій переносу. Результатом моделювання є епюри розподілу коефіцієнта надлишку повітря, температури та швидкостей на всіх етапах моделювання. Створена модель й отримані в результаті моделювання дані дають змогу встановити зв ’язок між конструктивно-технологічними параметрами ТППК та надати рекомендації щодо раціоналізації конструкції як існуючих побутових котлів, так і запропонувати нові конструктивні рішення. The usage of alternative and renewable energy sources is appropriate for energy sector of Ukraine. The paper is devoted to modeling the decomposition and combustion of plant raw materials processes in household solid-fuel boilers (HSFB). It is shown, that the efficiency of HSFB depends on a large extent of its operational and constructive parameters. The advantages and expediency of the use of information technologies for the analysis of the mutual influence of the majority of structural and technological parameters of processes which are taking place in household solid-fuel boilers are noted. An informational technology of research of processes occurring in HSFB is offered. A general case of the pyrolysis high-temperature decomposition of raw materials, construction and the principle of work of household solid-fuel boilers are considered. A complex model of simulation of high-temperature pyrolysis decomposition of plant fuels is proposed. Since pyrolytic high-temperature decomposition of wood, taking into account the heat exchange between combustion fluxes and coolant is a rather complicated process, the modular modeling method is used. The first stage is two- phase combustion with a lack of oxygen in the gas-generating chamber. The model describes the processes of combustion of liquid and solid fuel at subsonic gas flow rates. The second stage is the single-phase burning of volatiles in the combustion chamber. Volatile combustion models are chosen depending on the speed of the gross reaction. The third stage is the simulation of the heat exchange process between the combustion products and the coolant in a fire-cell element. The result of the simulation is the diagram of the distribution of the coefficient of oxygen excess, temperature and velocity at all stages of the simulation. The developed model and the data obtained in the simulation allow to establish the relationship between the technological and constructive parameters of the HSFB. It is also possible to provide recommendations on the rationalization of construction for existing household boilers and to propose new constructive solutions.The usage of alternative and renewable energy sources is appropriate for energy sector of Ukraine. The paper is devoted to modeling the decomposition and combustion of plant raw materials processes in household solid-fuel boilers (HSFB). It is shown, that the efficiency of HSFB depends on a large extent of its operational and constructive parameters. The advantages and expediency of the use of information technologies for the analysis of the mutual influence of the majority of structural and technological parameters of processes which are taking place in household solid-fuel boilers are noted. An informational technology of research of processes occurring in HSFB is offered. A general case of the pyrolysis high-temperature decomposition of raw materials, construction and the principle of work of household solid-fuel boilers are considered. A complex model of simulation of high-temperature pyrolysis decomposition of plant fuels is proposed. Since pyrolytic high-temperature decomposition of wood, taking into account the heat exchange between combustion fluxes and coolant is a rather complicated process, the modular modeling method is used. The first stage is two- phase combustion with a lack of oxygen in the gas-generating chamber. The model describes the processes of combustion of liquid and solid fuel at subsonic gas flow rates. The second stage is the single-phase burning of volatiles in the combustion chamber. Volatile combustion models are chosen depending on the speed of the gross reaction. The third stage is the simulation of the heat exchange process between the combustion products and the coolant in a fire-cell element. The result of the simulation is the diagram of the distribution of the coefficient of oxygen excess, temperature and velocity at all stages of the simulation. The developed model and the data obtained in the simulation allow to establish the relationship between the technological and constructive parameters of the HSFB. It is also possible to provide recommendations on the rationalization of construction for existing household boilers and to propose new constructive solutions.