Оптимизация геометрических параметров колена трубопровода в системах пневмотранспорта полиэтилена

Аннотация

В настоящее время системы пневмотранспорта полиэтилена широко распространены в химической промышленности в силу многих преимуществ. Недостатком подобных систем является образование полиэтиленовых лент в процессе транспортирования, преимущественно в коленах трубопровода. Разработана математическая модель процесса образования полиэтиленовых лент в колене трубопровода, приведены условия их образования и введены принятые допущения. С использованием полученных расчетных зависимостей разработан алгоритм расчета оптимальных геометрических параметров колена трубопровода (выбранный критерий оптимальности --- минимальное образование полиэтиленовых лент в системе пневмотранспорта). Описаны управляющие параметры, приведена целевая функция и обоснован ее выбор. Разработан алгоритм расчета параметров колена трубопровода по выбранному критерию. Приведены результаты расчета оптимальных геометрических параметров колена трубопровода по выбранному критерию оптимальности. Отмечено, что полученная конструкция максимально близка к существующим, применяемым в подобных системах, направленных на уменьшение образования полиэтиленовых лент в системах пневмотранспорта. Оценены перспективы дальнейшего развития сформулированной научной проблемы

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Очков А.А., Скорняков В.М. Оптимизация геометрических параметров колена трубопровода в системах пневмотранспорта полиэтилена. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 4 (151), c. 82--95. EDN: WFXKYM

Литература

[1] Mills D. Pneumatic conveying design guide. Oxford, Butterworth-Heinemann, 2004.

[2] Разумов И.М. Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов. М., Химия, 1972.

[3] Левич В.Г., Мясников В.П. Кинетическая теория псевдоожиженного состояния. Химическая промышленность, 1966, № 6, с. 404--408.

[4] Ibrokhimov A., Orzimatov J., Usmonov M., et al. Mathematical modeling of particle movement in laminar flow in a pipe. BIO Web Conf., 2023, vol. 84, art. 02026. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20248402026

[5] Pan R., Wypych P.W. Pressure drop and slug velocity in low-velocity pneumatic conveying of bulk solids. Powder Technol., 1997, vol. 94, no. 2, pp. 123--132. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-5910(97)03290-7

[6] Mason D.J., Levy A. A model for non-suspension gas-solids flow of fine powders in pipes. Int. J. Multiph. Flow, 2001, vol. 27, no. 3, pp. 415--435.DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-9322(00)00033-1

[7] Hilton J.E., Cleary P.W. The influence of particle shape on flow modes in pneumatic conveying. Chem. Eng. Sc., 2011, vol. 66, no. 3, pp. 231--240. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ces.2010.09.034

[8] Lain S., Sommerfeld M. Numerical calculation of pneumatic conveying in horizontal channels and pipes: detailed analysis of conveying behavior. Int. J. Multiph. Flow, 2012, vol. 39, pp. 105--120.DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2011.09.006

[9] Villermaux E. The formation of filamentary structures from molten silicates: Pele’s hair, angel hair, and blown clinker. CR Mecanique, 2012, vol. 340, no. 8, pp. 555--564. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crme.2012.06.003

[10] Elghobashi S. On predicting particle-laden turbulent flows. Appl. Sc. Res., 1994, vol. 52, no. 4, pp. 309--329. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00936835

[11] Elgobashi S.E., Abou-Arab T.W. A two-equation turbulence model for two-phase flows. Phys. Fluids, 1983, vol. 26, no. 4, pp. 931--938. DOI: https://doi.org/10.1063/1.864243

[12] Gidaspow D. Multiphase flow and fluidization: continuum and kinetic theory descriptions. Boston, Academic Press, 1994.

[13] Gidaspow D., Bezburuah R., Ding J. Hydrodynamics of circulating fluidized beds. Kinetic theory approach. Proc. the 7th Int. Conf. on Fluidization, 1992, pp. 75--82.

[14] Syamlal M., Rogers W., O’Brien T.J. MFIX documentation. Vol. 1: Theory guide. Springfield, Department of Energy, 1993.

[15] Ma D., Ahmadi G. A thermodynamical formulation for dispersed multiphase turbulent flows-1, 2. Int. J. Multiph. Flow, 1990, vol. 16, no. 2, pp. 323--351. DOI: https://doi.org/10.1016/0301-9322(90)90063-O

[16] Gidaspow D. Multiphase flow and fluidization. Boston, Academic Press, 1994.

[17] Ogawa S., Umemura A., Oshima N. On the equation of fully fluidized granular materials. ZAMP, 1980, vol. 31, pp. 483--493. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01590859

[18] Wen C.-Y., Yu Y.H. Mechanics of fluidization. Chemical Engineering Progress Symposium Series, 1966, vol. 62, pp. 100--111.

[19] Lun C.K.K., Savage S.B., Jeffrey D.J., et al. Kinetic theories for granular flow: inelastic particles in Couette flow and slightly inelastic particles in a general flow field. J. Fluid Mech., 1984, vol. 140, pp. 223--256. DOI: https://doi.org/10.1017/S0022112084000586

[20] Tripathi N.M., Santo N., Kalman H., et al. Experimental analysis of particle velocity and acceleration in vertical dilute phase pneumatic conveying. Powder Technol., 2018, vol. 330, pp. 239--251. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.02.017

[21] Lorenz R.D. A theory of angel hair: analytic prediction of frictional heating of particulates in pneumatic transport. Powder Technol., 2019, vol. 355, no. 3, pp. 264--267. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.07.057

[22] Han T., Levy A., Kalman H. DEM simulation for attrition of salt during dilute-phase pneumatic conveying. Powder Technol., 2003, vol. 129, no. 1-3, pp. 92--100. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-5910(02)00252-8

[23] Hanley K.J., Byrne E.P., Cronin K. Probabilistic analysis of particle impact at a pipe bend in pneumatic conveying. Powder Technol., 2013, vol. 233, pp. 176--185. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.08.018

[24] Dhodapkar S., Solt P., Klinzing G. Understanding bends in pneumatic conveying systems. Chemical Engineering, 2009, vol. 116, no. 4, pp. 54--60.

[25] Roberts M. The unreasonable effectiveness of quasirandom sequences. URL: https://extremelearning.com.au/unreasonable-effectiveness-of-quasirandom-sequences (дата обращения: 15.10.2024).

[26] Скорняков В.М., Очков А.А., Хамади М.И. Программный модуль оптимизации геометрических параметров колена трубопровода систем пневмотранспорта полиэтилена. Свид. о гос. рег. прог. для ЭВМ РФ 2024684324. Зарег. 16.10.2024.