ОПТИМІЗАЦІЯ РОБОТИ МУЛЬТИЦИКЛОННОГО ПИЛОУЛОВЛЮВАЧА В УМОВАХ КОМПРЕСОРНИХ ТА ГАЗОРОЗПОДІЛЬНИХ СТАНЦІЙ НА ОСНОВІ CFD-МОДЕЛЮВАННЯ

Юлія Дорошенко

Автор(и)

Юлія Дорошенко ІФНТУНГ https://orcid.org/0000-0002-7196-9383

Ключові слова:

мультициклон, пилоуловлювач, обчислювальна гідродинаміка, CFD, природний газ, компресорна станція, DPM-модель, моделювання, сепарація, ANSYS Fluent

Анотація

У статті представлено результати чисельного моделювання процесу очищення природного газу в мультициклонному пилоуловлювачі типу ГП-604, який застосовується на компресорних станціях магістральних газопроводів. З огляду на складну структуру внутрішніх потоків і взаємодію газової та твердої фаз, дослідження виконано із застосуванням методів обчислювальної гідродинаміки (CFD) у програмному середовищі ANSYS Fluent R18.1. Турбулентність описано за допомогою моделі k–ε, а рух твердих частинок — через дискретну фазову модель (DPM). Визначено особливості формування обертових потоків та рециркуляційних зон усередині мультициклону. Встановлено, що при діаметрах частинок 12–23 мкм ефективність очищення досягає 95–99 %, тоді як для частинок діаметром менш ніж 5 мкм цей показник становить 87–90 %. Аналіз продемонстрував залежність ефективності роботи апарата від рівномірності розподілу потоку між окремими циклонами. Результати моделювання узгоджуються з експлуатаційними характеристиками, що підтверджує адекватність використаних чисельних моделей і їхню придатність для оптимізації конструкцій пилоуловлювачів у газотранспортних системах. Зроблено висновок про доцільність використання CFD як інструменту інженерного аналізу при проєктуванні та модернізації обладнання для очищення природного газу.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Серебрянський Д. О., Плашихін С. В., Безносик Ю. О., Набок О. М. Математичне моделювання очищення запиленого газового потоку в циклонах // Системи управління, навігації та зв’язку. – 2014. – №5(31). – С. 107–111. – DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23351.

Новодворський В. В., Степанюк А. Р., Кичак Р. Моделювання процесу сепарації в циклонах нового дизайну / В. В. Новодворський, А. Р. Степанюк, Р. Кичак // ScienceRise: Technical Science. – 2019. – № 1. – С. 33–36. – DOI: 10.15587/2313-8416.2018.146844. – (Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна).

Плашихін, С. В. Експериментальні дослідження циклофільтра в процесі вловлювання цементного пилу [Текст] / С. В Плашихін., Д. О. Серебрянський, Ю. А. Безносик // Вестник НТУ «ХПІ»: Нові рішення в сучасних технологіях. – 2010. –№57. – С. 3–6

Серебрянський Д. О. Стендові випробування відцентрового фільтра і циклофільтра при уловлюванні золи твердопаливного котла [Текст] / Д. О Серебрянський, С. В. Плашихін // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2011. – № 5(79). – С. 89–94.

Kuznetsov S. I., Mikhailik V. D., Rusanov S. A. Three-dimensional CFD analysis of gas–dust flow in a spiral cyclone separator / S. I. Kuznetsov, V. D. Mikhailik, S. A. Rusanov // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2012. – Vol. 85, No 1. – P. 42–49.

Xue X., Sun G., Wan G., Shi M. Numerical simulation of particle concentration in a gas cyclone separator / X. Xue, G. Sun, G. Wan, M. Shi // Petroleum Science. – 2007. – Vol. 4, No 3. – P. 76–83. – DOI: 10.1007/s12182-007-0013-x

Matsson J. E. An Introduction to ANSYS Fluent 2023. – Midland (MI): SDC Publications, 2023. – 356 с. – ISBN 978-1-63057-586-4.

Lawrence K. L. ANSYS Tutorial Release 2023. – Midland (MI): SDC Publications, 2023. – 464 с. – ISBN 978-1-63057-570-3.

Gignoux C., Silvestre-Brac B. Solved Problems in Lagrangian and Hamiltonian Mechanics. – Dordrecht: Springer, 2014. – 325 p. – ISBN 978-94-007-6963-2.

O’Reilly O. M. Intermediate Dynamics for Engineers: Newton–Euler and Lagrangian Mechanics. – 2nd ed. – Cham: Springer, 2020. – 540 p. – ISBN 978-3-030-44075-7.