Исследование и разработка пневматического запорного устройства для предотвращения выхлопа агрессивных газов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-20084

НазваниеИсследование и разработка пневматического запорного устройства для предотвращения выхлопа агрессивных газов

Руководитель Хабарова Дарья Федоровна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" , Челябинская обл

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-105 - Газо- и гидродинамика технических и природных систем

Ключевые слова Пневматическое запорное устройство, газодинамика, струйные течения, вихревые течения, эжекционные аппараты, характеристики, численный расчет

Код ГРНТИ30.17.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Многие технологические процессы на промышленных предприятиях металлургической, химической, нефтяной, газовой и смежных отраслях сопровождаются выхлопами агрессивных газов, ухудшающие экологическую обстановку окружающей среды. Общеизвестные промышленные технологии получения современных материалов включают химические реакции под давлением при высоких температурах, сопровождающиеся фазовыми переходами. Такие процессы протекают в тепломасообменных аппаратах – реакторах – в составе барботажных колонн, аппаратах гетерогенного катализа и химического синтеза, фьюминг-печей, конвертерах, печей для выплавки стали погружным факелом и др. Рассматриваемые технологические процессы сопровождаются загрузкой сыпучего материала во внутреннюю полость реактора. При загрузке запорное механическое устройство открыто, а при протекании химических реакций – закрыто. Химические реакции протекают под давлением выше атмосферного, что приводит к выхлопу агрессивных газов – побочных продуктов химических реакций – через зазоры механических запорных устройств, которые с течением времени увеличиваются вследствие износа. Вместе с тем работа механических запорных устройств сопровождается частыми выходами из строя. В качестве альтернативы механическому запорному устройству предлагается установка пневматического запорного устройства. Данный высоконадежный аппарат не содержит подвижных частей. Абсолютное предотвращение выхлопа агрессивных газов осуществляется противотоком газа или смеси газов под давлением, равным или превышающим давления в реакторе. В устройстве рабочий процесс сопровождается истечением активного потока газа и/или его закруткой, эжектированием агрессивного газа. При этом энергии активного потока газа достаточно для эжектирования твердых частиц шлака. Оптимальные параметры потока газа: расход, давление, температуры, а также компонентный состав в случае впуска смеси газов позволит осуществить основную функцию предотвращения выхлопа агрессивных газов и дополнительную функции катализатора химических реакций. Это существенно снизит загрязнение окружающей среды и улучшит эффективность технологического процесса создания новых материалов. В пневматическом запорном устройстве протекает сложный газодинамический процесс струйно-вихревого течения активного и пассивного потоков газа или смеси. На сегодняшний день недостаточно изучены явления обратных токов в струйных и вихревых течениях с положительным осевым градиентом давления, отсутствует законченная теория расчета пневматических аппаратов эжекционного и вихревого типа. В связи с чем не предложены универсальные рекомендации эксплуатации устройств на промышленных предприятиях в зависимости от физических условий, геометрических размеров системы, условий монтажа. Численный анализ рабочего процесса струйных и вихревых течений с положительным осевым градиентом давления с использованием компьютерных технологий трёхмерного моделирования и предложенная методика расчета и проектирования пневматического запорного устройства эжекционного и/или вихревого типа для заданных физических условий, геометрических размеров системы и условий монтажа позволит спроектировать оптимальную конструкцию аппарата и упростить ввод в эксплуатацию.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Спиридонов Е.К, Исмагилов А.Р., Хабарова Д.Ф. Исследование и разработка пневматического запорного устройства эжекционного типа для предотвращения выхлопа агрессивных газов Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, Том 21, номер 1, стр. 100-108 (год публикации - 2023)
10.18503/1995-2732-2023-21-1-100-108

2. Хабарова Д.Ф., Исмагилов А.Р., Подзерко А.В, Лазарев И.И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПОРНОГО УСТРОЙСТВА ВИХРЕВОГО ТИПА Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение, Том 23, № 4, стр. 80-90 (год публикации - 2023)
10.14529/engin230407

3. Хабарова Д.Ф., Исмагилов А.Р., Исмагилов Д.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ЗАТВОРА ТЕПЛОМАССОБМЕННЫХ РЕАКТОРОВ Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика, Том 4, стр. 86-96 (год публикации - 2023)
10.14529/power230410

4. Исмагилов А.Р., Хабарова Д.Ф. Расчет геометрических и режимных параметров пневматического затвора вихревого типа (Calculation of geometric and operating parameters of a pneumatic vortex-type shut-off device) Гидравлика, номер 22, статья 3 (год публикации - 2024)

5. Д.Ф. Хабарова, А.Р. Исмагилов, Д.Р. Исмагилов, И.И. Лазарев MATHEMATICAL MODELLING OF A VORTEX-TYPE PNEUMATIC GATE VALVE ПРОБЛЕМЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ, №4, с. 66-74 (год публикации - 2023)
10.52261/02346206_2023_4_66

Публикации