ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛОНОВ ЦН-15 И СК-ЦН-34 С ПОМОЩЬЮ CFD-МОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
Циклоны широко применяются для отделения твердых дисперсных частиц от газа. При расчете циклона для конкретной задачи обычно ставятся цели выбора аппарата с минимальным сопротивлением и максимальным КПД улавливания. С помощью программ SolidWorks Flow Simulation и CADFlow проведены расчетные исследования аэродинамического сопротивления и КПД фракционного улавливания промышленных циклонов ЦН-15 и СК-ЦН-34 диаметром 500 и 1000 мм. Установлено, что для определения коэффициента сопротивления необходимо использовать адаптивную расчетную сетку с числом ячеек не менее 2 млн. Для расчета фракционного КПД улавливания циклонов необходимо подбирать коэффициенты восстановления для взаимодействия частиц со стенками аппарата. Результаты, полученные с помощью CFD-моделирования циклонов, показали хорошую адекватность расчетов коэффициентов аэродинамического сопротивления и удовлетворительное согласие степени фракционного улавливания с методикой НИИОГАЗ. Использование программ Flow Simulation и CADFlow также позволяет провести расчетную оптимизацию соотношений конструктивных размеров циклонов.
Для цитирования:
Шишкин А.С., Бараковских Д.С., Шишкин С.Ф. Исследование циклонов ЦН-15 и СК-ЦН-34 с помощью CFD-моделирования. Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение. 2025. № 4. С. 157-165. DOI: 10.6060/snt.20258404.00021.
Литература
Birger M.I., Valberg A.Yu., Myagkov B.I. [et al.]. Handbook of dust and ash collection; edited by Rusanov A.A.; 2nd ed., revised and enlarged. Moscow: Energoatomizdat. 1983. 312 p.
Shvydkiy V.S., Ladygichev M.G., Shvydkiy D.V. Theoretical Foundations of Gas Purification: Textbook for Uni-versities. Moscow: Mashinostroenie-1. 2001. 502 p.
NIIOGAZ Cyclones. Guidelines for Design, Manufacturing, Installation, and Operation; edited by V.N. Uzhov. Yaroslavl: Upper Volga Book Publishing House. 1970. 95 p.
Idelchik I.E. Handbook of Hydraulic Resistances; edited by Shteinberg M.O.; 3rd ed., revised and expanded. Moscow: Mashinostroenie. 1992. 627 p. (in Russian).
Raoufi A., Shams M., Kanani H. CFD analysis of flow field in square cyclones. Powder Technology. 2009. Vol. 191. N 3. P. 349–357. DOI:10.1016/j.powtec.2008.11.007.
Utikar R., Darmawan N., Tade M. [et al.]. Hydrodynamic Simulation of Cyclone Separators. Computational Fluid Dynamics. 2010. DOI: 10.5772/7106.
Misiulia D, Liden G, Antonuk S. Cyclone dimensionless pressure drop, cut size, and separation slop: On dimensionless number (Reynolds) to rule them all. Particuology. 2024. V. 95. P. 235–251. DOI: https://doi.org/10.1016/j.partic.2024.10.001.
Yakovleva, E.E., Sharai E.Yu. Analysis of the possibility of using a long-conical cyclone type SK-CN-34 for cleaning boiler plant emissions. Future of Mechanical Engineering in Russia: Collection of Reports of the Fourteenth All-Russian Conference of Young Scientists and Specialists. Moscow, September 21-24, 2021. V. 2. P. 92–99. (in Russian). EDN ATOTMO.
Shishkin A.S., Shishkin S.F. Examples of Calculations for Aerodynamic Processes in Bulk Material Processing Using Excel: Electronic Educational Text Edition. Yekaterinburg: Ural Federal University Information Portal, 2016. 409 p. Available at: https://study.urfu.ru/Aid/Publication/13462/1/ Shishkin_Shishkin.pdf. (in Russian).
Lyashenko Ya.A., Willert E., Popov V.L. Mechanics of collisions of solid: influence of friction and adhesion. I. Review of experimental and theoretical works. Bulletin of PNRPU. Mechanics. 2018. N 2. P. 44–61. (in Russian).
Barakovskikh D.S., Shishkin A.S., Shishkin S.F. Anomaly of the Fractional Separation Degree in Centrifugal Classifiers. Modern high technologies. Regional application. 2025. N 1. P. 62–68. (in Russian). DOI: 10.6060/snt.20258101.007.
Bourgeois F., Majumder A.K. Is the fishhook effect in hydrocyclones a real phenomen. Powder Technology. 2013. V. 237. P. 367–375. DOI: https://doi.org/10.1016/j. Pow-tec.2012.12.017.
Dik I.G., Minkov L.L., Pikushchak E.V. Modeling of the “Fishhook” effect in the classification apparatus. Engineer-ing Physics Journal. 2007. Vol. 80. N 1. P. 60-69.
Betz M., Nirschl H., Gleiss M. Development of a New Solver to Model the Fish-Hook Effect a Centrifugal Classifier. Minerals. 2021. V. 11(7). N 663. DOI: https://doi.org/10.3390/min 11070663.
