Помощь аспирантам!

В помощь аспирантам

«Кандидатская диссертация (к.т.н.) – это теоретическое описание конкретного технического решения аппарата устройства…»

Центробежное улавливание твёрдой фазы аэрозолей циклонами. (Краткая информация)

План

1. Первый патент;
2. Известные учёные;
3. Методы расчёта;
4. Анализ сил. Уравнение движения (трёхмерное);
5. Рекомендации.

1. Первый патент на циклон получен в США в 1885 г. фирмой «Кникер-Бокер компани», хотя большинство исследований проводилось в Европе, в частности в Германии, из-за высокого уровня промышленного производства и малой территории (проблемы экологии).
2. Известные учёные в области центробежного пылеулавливания:

3. Общепринятая теория центробежного пылеулавливания развивается в трёх направлениях:

В основе первого направления лежит механика движения одиночной, изолированной частицы в силовом поле, характер которого определяется принципом работы и конструкцией аппарата. Это направление было развито путем уточнения влияния различных факторов на траекторию движения частицы в исследованиях Пирумова А.И. и Литвинова А.Т., Томсона В., Таушканова Г.П. и Страуса В..

Второе направление использует методы теории подобия, предложенной Сыркиным С.Н. и развитой в работах Барта В., Мушкелькнаутца Э. и других авторов. Согласно этой теории эффективности геометрически подобных циклонов, при автомодельном режиме может быть выражена функцией критериев Стокса (Stk) и Фруда (Fr), причём основным является критерий Стокса. Теория моделирования циклонного процесса разработана на основе закономерностей для единичной частицы и не охватывает всех сопутствующих процессов: кинематическую коагуляцию, стеснённое движение частиц (особенно в пристенной области), взаимодействие частицы и вторичный унос.

Третье направление развития теории разделения в циклонных аппаратах основано на стохастических представлениях о движении частиц в силовом поле (Пеньков Н.В., Ведерников В.Б. и др.).  При этом используется математический аппарат теории случайных марковских процессов, в основе которого лежит уравнение Эйнштейна-Колмогорова.  Известна методика расчета эффективности циклона, основанная на использовании уравнения Эйнштейна-Фоккера, связывающем вероятность достижения частицей пыли определенного радиуса (границы) с силовыми и случайными факторами (Падва В.Ю.). Этот метод положен в основу расчета циклонов НИИОГАЗ.

4. В центробежном поле сил при расчётах движения частиц пыли, в основном, рассматриваются: силы инерции; центробежная сила; аэродинамическая сила взаимодействия (сила сопротивления среды); сила тяжести. Другие силы действуют незначительно и не учитываются.

При расчётах используется уравнение, основанное на Втором законе Ньютона:

Сила аэродинамического взаимодействия определяется по формуле Стокса, которая хорошо работает для мелких частиц, а по формулам Осиена и Кличко диапазон размеров частиц расширяется.

Необходимо решать трёхмерную задачу, расписав уравнение по трём координатам (X, Y, Z). Целесообразно учесть механизмы турбулизации и коагуляции, а также учесть вихревой эффект Ранка – энергоразделение потока на два – «горячий» (периферийные слои) и «холодный» (приосевые слои).

5. Рекомендации

При проведении исследований необходимо знать дисперсный состав улавливаемой пыли d₅₀ и Ϭ. Как эта пыль описывается ЛНР (логарифмически нормальное распределение).

Указать область применения аппарата, сравнить его степень очистки с классическими циклонами типа НИИОГаз, ЛИОТ, СИОТ. Желательно иметь патент РФ, характеризующий высокий инженерный уровень работы. Необходимо показать логическую взаимосвязь между теоретическими исследованиями и экспериментальными (вычислительными и натурными). Как они дополняют друг друга?

Подробно описать вычислительный эксперимент. Какие классические дифференциальные уравнения положены в основу программного комплекса «Ansys Fluent». Чётко сформулировать начальные и граничные условия, метод решения, проверку на адекватность.

При проведении лабораторных исследований центробежного пылеуловителя необходимо определить абсолютные погрешности измеряемых физических величин, по общему правилу определить относительную погрешность измерений.

Также необходимо иметь:

а) стандартную пыль с известными d₅₀ и Ϭ;

б) пылепитатель;

в) приборы для определения концентрации пыли до и после аппарата;

г) аналитические весы;

д) побудитель тяги (вентилятор).

При оформлении диссертации использовать СП (Свод Правил), СанПиНы, ГОСТы:

а) по терминологии пылеулавливания;

б) библиотечный (правила оформления библиографических ссылок);

в) правила оформления НИР.

Успехов!

Профессор Кущев Л.А.

6 апреля 2021 г.