Разработка математической модели процесса фильтрования при очистке газовых потоков перфорированными фильтровальными перегородками

В статье сделана попытка восполнить пробел в описании фильтровальных свойств материалов с жесткой структурой слоя, например, перфорированной фольги. Особенностью процесса фильтрования с применением таких перегородок является то, что слой осадка формируется достаточно быстро и только на поверхности перегородки. Поэтому свойства перегородки имеют вторичное значение, и в дальнейшем основным фильтровальным слоем является слой осажденных частиц, толщина и пористость которого непрерывно меняется. Модель предназначена для прогнозирования динамики изменения концентрации твердых частиц в газовом потоке на выходе из фильтра. При разработке модели были приняты допущения о постоянстве длительности межрегенерационного периода, эффективности регенерации, удельной газовой нагрузки и входной концентрации твердых частиц. Делая вывод о доминирующей роли в формировании осадка ситового эффекта, были определены условия и параметры механизма захвата частиц дисперсной фазы. Учитывая, что во время процесса фильтрования количество и размеры пор непрерывно меняются, в качестве упрощения введен параметр эффективной пористости, который позволяет получить зависимость для нахождения концентрации твердых частиц на выходе из фильтра. Эксперименты подтвердили принятые положения и адекватность модели. В перспективе представленная модель может быть использована для оптимизации работы действующих фильтров, использующих жесткие пористые перегородки, а также для разработки новых конструкций фильтров и их систем регенерации.

1. Маньков А.А., Красовицкий Ю.В., Стогней В.Г., Трощенко Д.Б., Архангельская Е.В., Лобачева Н.Н. Определение гидравлического сопротивления фильтровальных перегородок цилиндрической формы при истечении и засасывании пылегазового потока. Вестник Воронежского государственного технического университета ВГТУ. 2008;4(3):18–20.

2. Пайметов А.Н., Панин А.И., Князькин С.В., Лушников А.А. Анализ использования текстильных фильтров, применяемых при очистке воздуха от пыли. Транспортное дело России. 2014;4:32–34.

3. Зыкова Ю.А., Самохвалов Н.М., Виноградов В.В. Сопротивление пылевого осадка в щелевом фильтре. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016;4(327):88–96.

4. Романюк Е.В., Красовицкий Ю.В., Смирных А.А., Чугунова И.А. Комбинированные фильтровальные перегородки для очистки пылегазовых потоков в производстве огнеупоров. Новые огнеупоры. 2014;7:57–61.

5. Процко Д.С., Панов С.Ю., Хвостов А.А., Журавлев А.А., Семенихин О.А. Гидродинамические особенности перфорированных фильтровальных перегородок. Насосы, турбины, системы. 2020;4:55–62.

6. Панов С.Ю. Совершенствование процесса энергосберегающей регенерации фильтров в системах промышленного пылеулавливания. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Воронеж: ВГУИТ; 2011. 325 с.

7. Зимон А.Д., Андрианов Е.И. Аутогезия сыпучих материалов. М.: Металлургия; 1978. 288 с.

8. Сапрыкина А.В., Хаустов И.А., Шипилова Е.А. Математические модели расчета процесса фильтрования газовых гетерогенных систем для различных условий. Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. 2016;1(7):38–42.

9. Бочкарев В.В. Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2012. 318 с.

10. Вальдберг А.Ю. Исянов Л.М., Яламов Ю.И. Теоретические основы охраны атмосферного воздуха от загрязнения промышленными аэрозолями. СПб.: МП «НИИОГАЗ-Фильтр»; 1993. 235 с.