Совершенствование систем местной обеспыливающей вентиляции за счет создания и использования закрученных воздушных потоков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ткаченко Виктория Александровна

• Ткаченко Виктория Александровна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Ткаченко Виктория Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ ТЕЧЕНИЙ ВБЛИЗИ МЕСТНЫХ ОТСОСОВ В ЗАКРУЧЕННЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛЯХ

1.1. О применении местной вытяжной вентиляции

1.2. Местные отсосы, экранированные приточными струями

1.3. Местные отсосы вблизи вращающихся цилиндрических деталей

1.4. Выводы по первой главе

2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ ТЕЧЕНИЙ С ПЫЛЕВЫМИ ЧАСТИЦАМИ ВБЛИЗИ КРУГЛОГО ОТСОСА, ЭКРАНИРОВАННОГО КОЛЬЦЕВОЙ КОАКСИАЛЬНОЙ ЗАКРУЧЕННОЙ СТРУЕЙ

2.1. Исследование дальнобойности вытяжного устройства при его расположении в открытом пространстве

2.2. Исследование дальнобойности вытяжного устройства при его

расположении вблизи бесконечной стенки

2.3. Исследование дальнобойности вытяжного устройства при его расположении в аспирационном укрытии

2.4. Выводы по второй главе

3. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИЛИНДРА-ОТСОСА ПРИ АСПИРАЦИИ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ УЗЛОВ

3.1. Вычислительный и натурный эксперименты на лабораторной установке

3.1.1. Цели и задачи

3.1.2. Методы решения

3.1.3. Полученные результаты

3.2. Вычислительный и натурный эксперименты

на опытно-промышленной установке

3.2.1. Цели и задачи исследования

3.2.2. Методы исследования

3.2.3. Результаты исследования

3.3. Выводы по третьей главе

4. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЫЛЕВОЗДУШНОГО ПОТОКА ВБЛИЗИ ВЕРТИКАЛЬНО РАСПОЛОЖЕННОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО МЕСТНОГО ОТСОСА

4.1. Исследование динамики пылевых частиц вблизи вращающегося вертикального цилиндра-отсоса

4.1.1. Методы решения и постановка задачи

4.1.2. Результаты экспериментов и их обсуждение

4.2. Моделирование пылевоздушного течения вблизи вращающегося дискового цилиндра-отсоса

4.2.1. Методы исследования

4.2.2. Результаты исследования и их обсуждение

4.3. Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Акт о внедрении в учебный процесс результатов диссертационной

работы

Приложение Б. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в практику

проектирования ООО «Русмайн Инжиниринг»

Приложение В. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в практику

проектирования ООО «Стройтехнология»

Приложение Г. Свидетельство о регистрации ноу-хау №20210024 «Устройство для снижения уноса пыли от аспирационного укрытия»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование систем местной обеспыливающей вентиляции за счет создания и использования закрученных воздушных потоков»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность избранной темы. Применение систем местной обеспыливающей вентиляции является наиболее надёжным и эффективным способом улавливания и локализации пылегазовых выбросов. Основным элементом данных систем является местный отсос. Совершенствование открытых и полузакрытых местных отсосов идёт по пути повышения дальности и скорости захвата загрязняющих веществ в местах их образования. Для закрытых местных отсосов - аспирационных укрытий, напротив, необходимо снизить пылеунос в аспирационную воронку и интенсифицировать пылеосаждение. Достижение указанных эффектов возможно при помощи использования закрученных потоков. Применение кольцевой закрученной струи либо вращающегося цилиндрического отсоса в спектре действия местного отсоса приводит к созданию такого закрученного воздушного течения. Численные и экспериментальные исследования взаимодействия всасываемого и закрученного воздушных потоков, движения пылевых частиц и влияния конструктивных характеристик местных отсосов на эффективность локализации пылевыделений является актуальной научной задачей. В частности, представляет научный и практический интерес определить: влияние закрутки потока и соотношение расходов удаляемого и приточного воздушных потоков на эффективность улавливания пылевых частиц местным отсосом, экранированного коаксиальной закрученной струёй; режимно-технические характеристики вращающихся цилиндров-отсосов, влияющие на скорость закрутки воздушного потока, улавливания и осаждения пылевых частиц.

Данное научное направление поддержано грантами: Российского научного фонда Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, проект № 18-79-10025 «Разработка энергоэффективных систем аспирации»; Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых учёных МД-95.2017.8 «Разработка методов и алгоритмов математического моделирования, численное и экспериментальное исследование двухфазных потоков в системах аспирации».

Степень разработанности темы. Моделированию течений в спектрах действия местных отсосов, а также их совершенствованию посвящены труды Аверковой О.А., Азарова В.Н., Батурина В.В., Беспалова В.И., Боровкова Д.П., Гиль Б.Л., Гольцова А.Б., Гримитлина А.М., Дацюк Т.А., Должикова В.Н., Зайцева О.Н., Зиганшина А.М., Ивенского В.Г., Киреева В.М., Конышева И.И., Логачева К.И., Мартьяновой А.Ю., Минко В.А., Лившица Г.Д., Позина Г.М., Посохина В.Н., Сафиуллина Р.Г., Спотарь С.Ю., Талиева В.Н., Уварова В.А., Уляшевой В.М., Шепелева И.А., Braconner R., Cascetta F., Inghamt D.B., Huang Y., Flynn M.R., Kulmala I., Lim K., Lee C.,Ojimai J., Oh Y.K., Penot F., Pavlovic M.D., Pinelli M., Vekteris V. и многих др.

Заявленная тематика повышения эффективности местных отсосов за счет использования закрученных воздушных потоков подразумевает разработку компьютерных моделей движения пылегазовых потоков вблизи приточно-вытяжных устройств в неограниченном и замкнутом пространствах, позволяющих разрабатывать их эффективные конструкции на основе использования закрученных соосных приточных струй и вращающихся цилиндрических отсосов.

Цель исследования заключается в повышении эффективности систем местной обеспыливающей вентиляции за счет создания и использования закрученных воздушных потоков в местных отсосах открытого и закрытого типов от источников пылевыделений.

Задачи исследования:

- провести аналитический обзор методов совершенствования открытых местных отсосов и способов локализации пылевых выбросов в местных отсосах закрытого типа - аспирационных укрытиях;

- разработать математические модели воздушного течения с пылевыми частицами вблизи круглого отсоса, экранированного закрученной коаксиальной кольцевой струёй в неограниченном, полуограниченном и замкнутом пространствах; выявить влияние закрутки потока и отношения расходов

удаляемого и приточного воздушных потоков на эффективность улавливания пылевых частиц;

- разработать математические модели движения пылевоздушного потока вблизи вращающегося горизонтально и вертикально расположенного цилиндра-отсоса, в том числе снабженного дисками, при отсосе, как с боковой поверхности, так и с торца цилиндра;

- разработать лабораторный стенд для исследования поля скоростей вблизи вращающегося цилиндра-отсоса малого радиуса и выявить в ходе натурных и вычислительных экспериментов факторы, влияющие на скорость закрутки воздушного потока;

- разработать опытно-промышленный стенд вращающегося цилиндра-отсоса и выявить влияние различных факторов на поле скоростей воздушного потока; на основе полученных экспериментальных данных доказать достоверность и адекватность разработанных математических моделей;

- выявить влияние частоты и диаметра вращающегося цилиндра-отсоса, расхода отсасываемого воздуха на поле скоростей закрученного потока и концентрацию пыли в удаляемом воздухе.

- определить закономерности пылеуноса при использовании вертикального цилиндра с отсосами на боковой поверхности и в торце, снабжённого соосными дисками.

Объект исследования - местные вентиляционные отсосы открытого и закрытого типа.

Предмет исследования - процессы в закрученных при помощи вращающихся цилиндров-отсосов потоках и при экранировании отсоса закрученной кольцевой струёй.

Научная новизна исследования заключается в достижении следующих результатов.

1. На основе численного решения уравнений Рейнольдса, замкнутых при помощи модели переноса сдвиговых напряжений, выявлены:

- закономерности улавливания пылевых частиц вблизи круглого отсоса, экранированного кольцевой соосной закрученной струёй, над непроницаемой плоскостью и в ограниченном пространстве;

- влияние интенсивности закрутки и соотношения расходов приточного и вытяжного воздушных потоков на дальность захвата пылевых частиц.

2. Впервые проведены экспериментальные замеры поля скоростей воздушного потока вблизи вращающегося цилиндра-отсоса на разработанных лабораторной и опытно-промышленной установках. Установлено, что использование математической модели идеальной несжимаемой жидкости, реализованной при помощи метода граничных интегральных уравнений, приводит к значительным погрешностям при определении поля скоростей закрученного воздушного потока. Компьютерная модель, созданная в программном комплексе SoHdWorks, основанная на численном решении уравнений Навье-Стокса и неразрывности, замкнутых при помощи к-е модели турбулентности, адекватна и достоверна, полученные результаты имеют высокую тесноту связи с экспериментальными данными.

3. При помощи компьютерного моделирования в программном комплексе SoHdWorks:

- установлены закономерности движения пылевоздушного потока вблизи вращающегося горизонтально и вертикально расположенного цилиндра-отсоса, в том числе снабжённого дисками при отсосе, как с боковой поверхности, так и с торца цилиндра;

- найдено влияние частоты вращения и диаметра цилиндра отсоса, расхода всасываемого воздуха на поле скоростей воздушного потока и захват пылевых частиц;

- показано, что снабжение цилиндра-отсоса дисками способствует большей закрутке воздушного потока, что приводит к снижению пылеуноса при размещении его в аспирационном укрытии;

аспирационную сеть, вследствие вращения частиц вокруг цилиндра-отсоса и их осаждения под действием сил тяжести в аспирационном укрытии;

- обнаружено, что вращающийся вертикальный цилиндр с торцевым отсосом позволяет увеличить скорость захвата пылевых частиц; использование диска, установленного на входе в отсос, интенсифицирует скорость пылезахвата, что позволяет снизить частоту вращения цилиндра для достижения необходимой скорости захвата отсосом пылевых частиц.

Методологической основой диссертационного исследования являются современные численные методы аэродинамики, математического моделирования, решения дифференциальных уравнений в частных производных, обыкновенных дифференциальных уравнений, граничных интегральных уравнений, анализа экспериментальных данных и математической статистики. Использованы программные комплексы вычислительной гидроаэродинамики.

Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности ВАК: 2.1.3 (05.23.03) - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение: п.1 «Совершенствование, оптимизация и повышение надежности систем теплогазоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, методов их расчета и проектирования. Использование нетрадиционных источников энергии», п.3 «Создание и развитие эффективных методов расчета и экспериментальных исследований систем теплоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха, газоснабжения, освещения, защиты от шума».

Теоретическая значимость работы состоит в: апробации численных методов расчёта пылевоздушных течений вблизи экранированных кольцевыми закрученными струями местных отсосов и вращающихся цилиндров-отсосов; получении закономерностей распределения скоростей воздушного потока и движения пылевых частиц вблизи вытяжных каналов данных отсосов; найденных режимно-технических параметрах предложенных конструкций, способствующих интенсификации процессов пылеулавливания в открытых местных отсосах и пылеосаждения в закрытых местных отсосах.

Практическая значимость диссертационного исследования состоит в: предложенных рекомендациях по снижению пылеуноса из аспирационных укрытий, что позволит их использовать как пылеосадительную камеру; увеличении дальности захвата пылевых частиц местными отсосами открытого и полузакрытого типов, экранированными закрученными струями.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс для магистрантов по направлению «Строительство» в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова и практику проектирования систем вытяжной вентиляции проектных организаций ООО «Русмайн ижиниринг» и ООО «Стройтехнология».

Апробация работы: результаты диссертационного исследования апробированы на следующих конгрессах и конференциях: VIII International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering (COUPLED 2019, Barcelona, Spain); студ. науч.-практ. конф. (Ростов-на-Дону, 2018 г.), IX Международный молодежный форум «Образование, наука, производство (Белгород, 2017).

Положения, выносимые на защиту:

- математические модели движения воздушного потока с пылевыми частицами вблизи круглого отсоса, экранированного закрученной коаксиальной кольцевой струёй в неограниченном, полуограниченном и замкнутом пространствах; закономерности улавливания пылевых частиц при закрутке потока вблизи круглого отсоса, экранированного кольцевой соосной закрученной струей над непроницаемой плоскостью и в ограниченном пространстве;

- математические модели движения пылевоздушного потока вблизи вращающегося горизонтально и вертикально расположенного цилиндра-отсоса, в том числе снабжённого дисками, при отсосе как с боковой поверхности, так и с торца цилиндра, реализованные при помощи численного решения уравнений Навье-Стокса и неразрывности, замкнутые при помощи модели k-e модели турбулентности в приложении COSMOSFlowWorks для программного обеспечения SolidWorks;

- зависимости влияния частоты вращения и диаметра цилиндра отсоса, расхода всасываемого воздуха на поле скоростей воздушного потока и улавливание пылевых частиц;

- выявленные закономерности влияния дисков, устанавливаемых на вращающемся цилиндре-отсосе на величину максимального диаметра улавливаемой пыли;

- конструктивное решение для снижения пылеуноса в аспирационную сеть в закрытых местных отсосах, за счет использования вертикально расположенного цилиндра-отсоса с дисками и отсосом на боковой поверхности;

- выявленное увеличение эффективности захвата пыли вращающимся цилиндром с отсосом в торце, снабжённого диском на входе в него.

Достоверность результатов обоснована использованием фундаментальных законов аэрогидромеханики, современных методов вычислительной гидроаэродинамики и математики, подтверждается удовлетворительным согласованием результатов численных и натурных экспериментов, проведённых автором с использованием приборов, соответствующих современным метрологическим требованиям.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, из которых 6 статей в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ и 6 статей проиндексированы в Web of Science и Scopus (с учетом переводных изданий).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 155 наименований и четырёх приложений, изложена на 155 страницах, содержит 102 рисунка, 6 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, степень её разработанности, сформулированы цель, задачи, научная новизна, положения, выносимые на защиту, практическая и теоретическая значимость и другие обязательные данные.

В первой главе приведен аналитический обзор способов повышения эффективности местных отсосов при помощи использования свойств закрученных воздушных потоков.

Во второй главе на основе численного моделирования определяются закономерности улавливания пылевых частиц в спектре действия отсоса, экранированного соосной кольцевой закрученной струей в открытом пространстве, над непроницаемой плоскостью и в ограниченном пространстве.

В третьей главе численно и экспериментально исследуется закономерности пылевоздущных потоков вблизи горизонтально расположенных вращающихся цилиндров-отсосов; доказывается достоверность и адекватность компьютерных моделей;

В четвертой главе численно моделируются пылевоздушные потоки вблизи вертикально расположенного вращающегося цилиндра-отсоса, при размещении отсосов как на боковой поверхности цилиндра, так и в торце, в том числе и при установке дисков на поверхность отсоса.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ ТЕЧЕНИЙ ВБЛИЗИ МЕСТНЫХ ОТСОСОВ В ЗАКРУЧЕННЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОЛЯХ

1.1. О применении местной вытяжной вентиляции

Применение систем местной вытяжной вентиляции - это эффективный и надёжный способ улавливания и локализации загрязняющих веществ во многих отраслях промышленности, гражданских и промышленных зданиях: в горнодобывающей промышленности [1], чёрной и цветной металлургии [2,3], нефтегазовой и химической промышленности [4], для улавливания мощных тепловых потоков [2,5,6], дымов [7], пылевых выбросов [8,9,10], газов, паров, аэрозолей [4,11,12], выбросов от различных отходов [13], при приготовлении пищи [14], для улавливания опасных загрязняющих веществ при обработке почтовых отправлений [15] и во многих других случаях. Правильный расчет и конструирование систем местной вытяжной вентиляции общественных и промышленных зданий необходимы для обеспечения качества внутреннего воздуха и обеспечения требуемого микроклимата при минимальных затратах энергоресурсов. Элементом системы местной вытяжной вентиляции, непосредственно осуществляющим захват загрязняющих веществ, является местный отсос. Объёмный расход воздуха, всасываемый местным отсосом, должен обеспечить в области пылегазовых выделений необходимую скорость их захвата для поступления их во всасывающий канал. Превышение требуемой скорости захвата приводит к увеличению расхода электроэнергии, необходимой для функционирования системы местной вытяжной вентиляции. Поэтому требуются наиболее достоверные сведения о поле скоростей воздуха в спектре действия местных отсосов и эффективные методы повышения дальности захвата загрязняющих веществ вытяжными каналами без превышения затрат электроэнергии на их обслуживание.

Для повышения дальности и скорости захвата загрязняющих веществ и тепловых потоков местными отсосами применяют различные методы и способы.

В работе [4] используются звуковые волны, образующиеся аэродинамическим звуковым генератором, что повышает скорость агрегации аэрозолей и эффективность их улавливания.

Оптимизации геометрической формы посвящены работы [3,16-19], а механическому экранированию (использование тонких непроницаемых поверхностей) статьи [13, 18, 20]. В работе [3] демонстрируется, что наибольшая скорость воздуха на оси отсоса наблюдается у круглого всасывающего отверстия, встроенного в плоскую безграничную стенку. Добавление фланцев [13] приводит к увеличению скорости захвата воздухом загрязняющих веществ на 88%. Скорость захвата воздухом загрязняющих веществ выше при использовании фланцев, чем при его отсутствии [1,20-22,24]. В работе [23] для повышения скорости вблизи местного отсоса-раструба предложен газовый направляющий прибор. Воздушно-струйное и механическое экранирование часто используются одновременно [12, 24,25]. Например, рисунок 1.1 демонстрирует механическое экранирование щелевого отсоса (механический экран - раструб) и аэродинамическое экранирование (аэродинамический экран - щелевая приточная струя, истекающая из торца раструба).

Для расчёта течений газа вблизи всасывающих каналов местных отсосов применяются методы расчёта идеальной несжимаемой жидкости [3,10,24,26-29], в том числе и для расчета отрыва потока [3,30], а также движения вязких сред, основанных на численном решении уравнений Навье-Стокса в различных упрощениях на современных программных продуктах вычислительной механики жидкости и газа (CFD) [24,31-34].

Рисунок 1.1 - Механическое и аэродинамическое экранирование щелевого отсоса

Из методов расчётов идеальной несжимаемой жидкости наиболее распространёнными являются методы конформных отображений и Н.Е. Жуковского [3,28-30]. С их помощью определяются очертания границ отрывных областей для плоских задач. В многосвязных и трёхмерных областях эти методы не используются. В некоторых случаях метод расчета идеальной несжимаемой жидкости даёт более точное решение, чем методы вычислительной гидроаэродинамики относительно CFD [3,28-30]. Метод граничных (сингулярных) интегральных уравнений [3,35] применялся для определения поля скоростей в многосвязных областях, в том числе и в трёхмерном пространстве. Отрыв потока не исследовался. Метод дискретных вихрей (МДВ) является также численным методом решения сингулярных интегральных уравнений, но для дискретизации границ области использовались вихревые элементы. Это дало возможность исследовать отрывные течения при обтекании вертолётов, самолётов, гребных винтов, зданий, сооружений, вихревых следов от летательных аппаратов [36]. МДВ был успешно применён к задачам аэродинамики вытяжной вентиляции [3], где применялся для исследования отрывных течений на входе в

отсосы-раструбы различной формы при использовании стационарных и нестационарных дискретных вихревых нитей и бесконечно тонких колец.

Отсос-раструб наиболее простой и широко применяемый местный отсос. Отрыв потока на входе в щелевые и круглые отсосы-раструбы был исследован в рамках моделей потенциальных и вязких течений [3,30,33]. В справочнике [29] приведены размеры отрывной области при входе в щелевой отсос-раструб, которые найдены при помощи методов теории струй идеальной несжимаемой жидкости В.Н. Посохиным. Рассматривались раструбы с одной вихревой зоной. В книге [3] приведен расчет круглых отсосов -раструбов при помощи метода дискретных вихрей в нестационарной постановке. Из -за пульсаций отрывной зоны возникли трудности в определении зависимостей характерных размеров этой зоны от длины и угла наклона раструба. Адекватность и достоверность полученных результатов проверялась сравнением расчетов разными методами, или относительно экспериментальных значений для скорости воздуха на оси симметрии отсоса. Экспериментальных данных о границах отрывной области на входе в отсосы-раструбы не было. Численно, при помощи CFD, в работе [33] произведен расчет поля скоростей (рисунок 1.2) у квадратного и прямоугольного местных - отсосов зонтов (раструбов). Отмечается эффект вязкости в создании отрыва потока на входе в отсос. Изображена отрывная область при входе в раструб.

В справочнике [37] приведена общая картина течения при входе в отсосы -раструбы и исследования аэродинамического сопротивления отсосов-раструбов. Отмечается, что при скруглении (профилировании) острых кромок отсосов -раструбов их аэродинамическое сопротивление существенно снижается. В работе [38] представлены очертания ряда отрывных областей вблизи щелевидных каналов, полученные при помощи луковичной шелухи, что является достаточно грубым приближением для границы отрыва. В настоящее время, сформировалось новое научное направление энергосбережения в системах вентиляции за счет профилирования ее фасонных элементов [40-50]. Численно и экспериментально было проведено исследование границ отрывных зон в фасонных элементах,

произведен расчет местных сопротивлений и доказано существенное снижение потерь давления в системах вентиляции. Отметим также статьи [51 -53], где исследуется динамика пылевых частиц вблизи отсосов - раструбов с учетом образования отрывных зон на входе в них.

Рисунок 1.2 - Линии тока и поле скоростей на входе в прямоугольный раструб

1.2. Местные отсосы, экранированные приточными струями

Воздушно-струйное активирование или экранирование, является одним из эффективных и развиваемых методов повышения дальности и скорости захвата местными отсосами загрязняющих веществ. В статье [11] рассмотрено активирование бокового отсоса приточной воздушной струёй, организованной на противоположной стороне резервуара с открытой поверхностью, была определена необходимая высота вытяжного канала (рисунок 1.3).

А В

Рисунок 1.3 - Боковой щелевой отсос: А - не активированный; В - активированный приточной струёй

Воздушное экранирование применялось для повышения надежности местного отсоса полуоткрытого типа [12]. С помощью специального организованного струйного воздушного горизонтального течения был активирован местный отсос от тепловых источников, образуемых в литейных цехах. Эффективность улавливания местными отсосами этих потоков повысилась с 40% до 60% [31]. Такого повышения эффективности местного отсоса для сварочных работ добились в работе [54]. Щелевой отсос, экранированный воздушной струёй, истекающей из козырька отсоса, рассмотрен в статье [24] (рисунок 1.1). Было найдено влияние угла наклона козырька на дальность захвата отсосом загрязняющих веществ. Экранирование щелевого отсоса позволяет повысить дальность его действия в 2-3 раза [26]. Для круглых отсосов-раструбов в неограниченном пространстве и над непроницаемой плоскостью подобное экранирование исследовалось в работе [3]. Установлено, что при раскрытии угла раскрытия раструба до 180 градусов и экранирования радиальной струёй, истекающей из его торца, также повышается скорость и дальность захвата отсоса [27,55]. Использование закрученной воздушной струи и искусственно созданного торнадо увеличивает диапазон захвата местными отсосами вредностей [56,57]. Статья [56] посвящена натурному эксперименту по выявлению эффекта торнадо на дальность действия круглого отсоса (рисунок 1.4). Здесь рассматривалось и

влияние перепада температур воздуха окружающего пространства и приточной кольцевой струи (рисунок 1.5). Рассмотрено течение как в неограниченном пространстве, так и над непроницаемой плоскостью стола. Визуализация потока осуществлялась при помощи тонкого лазерного луча. Фото вертикальных разрезов изотермической струи показано на рисунке 1.6. Отмечено, что вихревой отсос более эффективен и полученные результаты могут использоваться для кухонной вытяжки. Конкретных значений, насколько повышается дальность захвата местного отсоса, представлено не было.

Рисунок 1.4 - Визуализация потока вблизи круглого отсоса, экранированного

3

кольцевой струёй при расходе приточного воздуха ^О=0,037м /с

Рисунок 1.5 - Поля скоростей (вертикальная плоскость) приточно-вытяжного устройства а) холодная струя в теплой среде (слева); б) теплая струя в холодной

среде (правая сторона).

3

Рисунок 1.6 - Визуализация смерча с расходом Q0 = 0,05 м /с при диаметре устройства О = 500 мм, диаметр ядра смерча йс = 0,1 м, высота Н = 0,7 м.

В работе [57] применялся вычислительный эксперимент и визуализация. Было показано, что использование закрученной периферийной струи увеличивает эффективную длину улавливания вытяжного устройства. Здесь вихрь образуется вследствие истечения кольцевой струи и прилипания, согласно эффекту Коанда, на ее на тороидальную поверхность (рисунок 1.7).

а)

б)

в)

г)

Рисунок 1.7 - (а) Линии тока притока; (б) - поле векторов скорости; (в) контуры

осевой скорости; (г) контур тангенциальной скорости и (д) интенсивность турбулентности при экранирующем воздействии периферической закрученной

струи (начало)

д)

Рисунок 1.7 - Окончание

На основании этих исследований сотрудниками института теплофизики им. С.С. Кутателадзе разработан местный отсос «Веер» (рисунок 1.8 а). Осевая скорость вблизи отсоса возрастает в несколько раз (рисунок 1.8 б).

а) б)

В статьях [58,59] исследовался такой же местный отсос, что и статьях [27,55], но экранированный коаксиальной кольцевой закрученной струёй (рисунок 1.9) Показана большая эффективность такого экранирования относительно прямоточной струи. В статье [58] использовался ОрепБОАМ (рисунок 1.10). Здесь исследовалось влияние угла 0 закрученной струи на эффективность всасывания. Например, угол наклона струи 0 = 60 ° предлагается для большой дальности (примерно 7й и выше) улавливание загрязняющих веществ, а 75 ° - на короткие расстояния около 5й. Нет описания численных характеристик оценки энергопотребления стандартной вытяжки и экранированной.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ткаченко Виктория Александровна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Logachev, I.N. Industrial air quality and ventilation: controlling dust emissions/I.N. Logachev, K.I. Logachev. - Boca Ration: CRC Press, 2014. - 417 p.

2. Huang, Y. Performance of constant exhaust ventilation for removal of transient high-temperature contaminated airflows and ventilation-performance comparison between two local exhaust hoods/ Y. Huang, Y. Wang, L. Liu, at al. // Energy and Buildings . - 2017 . - №154 . - P. 207-216.

3. Logachev, I.N. Local exhaust ventilation: aerodynamic processes and calculations of dust emissions/ I.N. Logachev, K.I. Logachev, O.A. Averkova. - Boca Ration: CRC Press, 2015.- 576 p.

4. Vekteris, V. Investigation of the efficiency of the lateral exhaust hood enhanced by aeroacoustic air flow/ V. Vekteris, I. Tetsman, V. Mokshin // Process Safety and Environmental Protection . - 2017 . - №109. - P. 224-232.

5. Jeong, S.H. A Study on the Improvement of Ventilation Rate Using Air-flow Inducing Local Exhaust Ventilation System / S.H. Jeong, H.M. Kwon, S.J. Ahn at al. // Journal of Asian Architecture and Building Engineering. - 2016. - Vol.15, №1. - P. 119-126.

6. Huang, Y. Reduced-scale experimental investigation on ventilation performance of a local exhaust hood in an industrial plant / Y. Huang, Y. Wang, L. Liu at al.// Building and Environment . - 2015. -№ 85 . - P.94-103.

7. Flynn, M.R. Local Exhaust Ventilation for the Control of Welding Fumes in the Construction Industry-A Literature Review / M.R. Flynn // Annals of Occupational Hygiene . - 2012 . - Vol.56, №7 . - P. 764-776.

8. Shepherd, S. Reducing Silica and Dust Exposures in Construction During Use of Powered Concrete-Cutting Hand Tools: Efficacy of Local Exhaust Ventilation on Hammer Drills, / S. Shepherd , S. R. Woskie , C. Holcroft, M. Ellenbecker, // Journal of Occupational and Environmental Hygiene . - 2008 . - Vol.6, №1 . - P. 42-51.

9. Ojimai, J. Efficiency of a tool-mounted local exhaust ventilation system for controlling dust exposure during metal grinding operations, / J. Ojimai //Industrial

Health . - 2007 . - Vol.45, №6 . - P. 817-819.

10. Flynn, M.R. On the inertial range of particles under the influence of local exhaust hoods / M.R. Flynn // Annals of Occupational Hygiene . - 2003 . - Vol.47, №2 . - P. 151-156.

11. Gonzalez, E. Influence of exhaust hood geometry on the capture efficiency of lateral exhaust and push-pull ventilation systems in surface treatment tanks / E. Gonzalez, F. Marzal, A. Minana, M. Doval // Environmental Progress & Sustainable Energy . - 2008 . - Vol.27, №3 . - P. 405-411.

12. Chern, M.J. Numerical investigation push-pull and exhaust of turbulent diffusion in fume cupboards / .J. Chern, W.Y. Cheng// Annals of Occupational Hygiene . - 2007 . - Vol.51, №6 . - P. 517-531.

13. Reif, R.H. Poor design of local exhaust hood leads to radioactive release in the work area/ R.H. Reif, R.S. Houck // Health Physics . - 2000 . - Vol.78, №2 . - P. 222-225.

14. Lim, K. A numerical study on the characteristics of flow field, temperature and concentration distribution according to changing the shape of separation plate of kitchen hood system / K. Lim, C. Lee // Energy and Buildings . - 2008 . - №40 . - P. 175-184.

15. Beamer, B.R. Development of Evaluation Procedures for Local Exhaust Ventilation for United States Postal Service Mail-Processing Equipment/ B.R. Beamer, J.L. Topmille, K.G. Crouch // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. -2004 . - Vol.1, №7 . - P. 423-429.

16. Flynn, M. R. The Potential Flow Solution for Air Flow into a Flanged Circular Hood / M. R. Flynn, M. J. Ellenbecker // American Industrial Hygiene Association Journal . - 1985 . - Vol.46, №6 . - P. 318-322.

17. Braconner, R. Bibliographic review of velocity-fields in the vicinity of local exhaust hood opening, / R. Braconner // American Industrial Hygiene Association Journal . - 1988 . - Vol.49, №4 . - P. 185-198.

18. Cascetta, F. Experimental evaluation of the velocity fields for local exhaust hoods with circular and rectangular openings / F. Cascetta // Building and Environment

. - 1996 . - Vol.31, №5 . - P. 437-449.

19. Cascetta, F. Velocity fields in proximity of local exhaust hood openings: an intercomparison between current recommended formulas and experimental studies, / F. Cascetta, L. Bellia // Building and Environment . - 1996 . - Vol.31, №5 . - P. 451-459.

20. Cascetta, F. Assessment of velocity fields in the vicinity of rectangular exhaust hood openings / F. Cascetta, F.M. Rosano // Building and Environment . - 1996 . - Vol.36, №10. - P. 1137-1141.

21. González, E. Evaluación del comportamiento de sistemas de ventilación por captación lateral sobre baños de tratamiento de superficies: Condicionante s del proyecto de instalaciones / E. González, A. Miñana, A. Baeza at al.// Revista de Metalurgia . -1999 . -№35. - P. 402-408.

22. Huang, R.F. Effects of Flange Size on Dividing Streamlines of Exterior Hoods in Cross Drafts / R.F. Huang, G.S. Liu,Y.K. Chen at al.// Journal of Occupational and Environmental Hygiene . - 2004. -№1. - P. 283-288.

23. Oh, Y. K. A study on improvement capture velocity for increasing inhalation efficiency of hood in local ventilation system / Y. K. Oh, Y. S. Kim, H. S. Yoon // Advanced Materials Research . - 2008 . - Vol.47, №50. - P. 1039-1042.

24. Wen, X. The numerical modelling of a two-dimensional local exhaust system associated with an inclined jet flow, / X. Wen, D.B. Ingham, B. Fletcher // The Journal of Engineering Mathematics . - 2002 . -№43. - P. 367-384.

25. Wang, Y. Experimental Investigation on the Flow Characteristics of an Exhaust Hood Assisted by a Jet/ Y. Wang, Y. Yang, Y. Wei at al. // International Journal of Ventilation . - 2014 . - Vol.13, №1. - P. 89-100.

26. Kulmala, I. Experimental validation of potential and turbulent flow models for a two-dimensional jet enhanced exhaust hood/ I. Kulmala// AIHAJ . - 2000 . -№61. - P. 183-191.

27. Hunt, G. R. Long range exhaustion - A mathematical model for the axisymmetric air flow of local exhaust ventilation hood assisted by a turbulent radial jet / G. R. Hunt, D. B. Inghamt// Annals of Occupational Hygiene. - 1996. - Vol.40, №2. -P. 171-196.

28. Conroy, L.M. An analytical, numerical, and experimental comparison of the fluid velocity in the vicinity of an open tank with one and two lateral exhaust slot hoods and a uniform crossdraft / L.M. Conroy, P.M.J Trevelyan, D.B. Ingham // Annals of Occupational Hygiene. - 2000. - Vol.44, №6. - Р. 407-419.

29. Goodfellow, H. Industrial ventilation design quidebook/ H. Goodfellow .-NY:Academic press, 2001.-1519 р.- Chapter 7,10.

30. Посохин, В.Н. Аэродинамика вентиляции/ В.Н. Посохин. - М.:АВОК-ПРЕСС, 2008. - 209 с.

31. Kulmala, I. Local ventilation solution for large, warm emission sources, / I. Kulmala, P. Hynynen, I.Welling at al. // Annals of Occupational Hygiene . - 2007. -Vol.51, №1. - Р. 35-43.

32. Bettaa, V. A numerical approach for air velocity predictions in front of exhaust flanged slot openings/ V. Bettaa, F. Cascetta, P. Labrunaa, A. Palomboa // Building and Environment . - 2004. - Vol.39, №1. - Р. 9 - 18.

33. Pinelli, M. A numerical method for the efficient design of free opening hoods in industrial and domestic applications / M. Pinelli, A. Suman // Energy. - 2014. -Vol.74. - Р. 484-493.

34. Pandelidis, D. Numerical analysis of a desiccant system with cross-flow Maisotsenko cycle heat and mass exchanger / D. Pandelidis, S. Anisimov, W. M.Worek at al.// Energy and Buildings . - 2016. - Vol.123.- Р. 136-150.

35. Flynn, M.R. The boundary integral equation method (BIEM) local exhaust hood flow fields, / M.R. Flynn, C.T. Miller // AIHAJ . - 1989. - Vol.50, №5. - Р. 281288.

36. Lifanov, I.K. Singular integral equations and discrete vortices / I.K. Lifanov.-Berlin: De Gruyter, 1996. - 485 p.

37. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. - М: Машиностроение, 1992. - 672 с.

38. Посохин, В.Н. Экспериментальное изучение вихревых зон в потоках вблизи всасывающих щелевых отверстий / В.Н. Посохин, М.В. Катков // Изв. ВУЗов. Авиационная техника. - 2001. - № 1. - С.61-63.

39. Katkov, M.V. The study of slotted drain flows: Thesis for the degree of Cand.Sc. (Engineering): 01.02.05/ M.V. Katkov [ KSTU n.a. A.N. Tupolev]. - Kazan, 2000 - 153 p.

40. Logachev, K.I. A survey of separated airflow patterns at inlet of circular exhaust hoods / K.I. Logachev, A.M. Ziganshin, O.A. Averkova, A.K. Logachev // Energy and Buildings. - 2018. - Vol. 173. - P. 58-70.

41. Ziganshin, A.M. Numerical modelling of energy efficient exhaust orifices and hoods in ventilation and air conditioning systems in buildings and facilities of thermal power plants / A.M. Ziganshin, K.E. Batrova, K.I. Logachev, D.N. Mingazeeva // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. -2019. -Vol. 288. - P. 012134.

42. Logachev, K.I. On the resistance of a round exhaust hood, shaped by outlines of the vortex zones occurring at its inlet / K.I. Logachev, A.M. Ziganshin, O.A. Averkova // Building and Environment. - 2019. - Vol. 151, №15. - P. 338-347.

43. Logachev, K.I. A study of separated flows at inlets of flanged slotted hoods / K.I. Logachev, A.M. Ziganshin, O.A. Averkova // The Journal of Building Engineering.- 2020. - Vol. 29. - P. 101159.

44. Ziganshin, A.M. Minimizing local drag by shaping a flanged slotted hood along the boundaries of vortex zones occurring at inlet / A.M. Ziganshin, K.I. Logachev // The Journal of Building Engineering. -2020. - Vol. 32. - P. 101666.

45. Logachev, K. I. Experiment determining pressure loss reduction using a shaped round exhaust hood./ A. M. Ziganshin , E. N. Popov, O. A. Averkova, O. S. Kryukova, A. B. Gol'tsov // Building and Environment. -2021. - Vol. 192. - P. 107572.

46. Ziganshin, A., Logachev, K., & Batrova, K. (2021). Reducing the drag of midpoint lateral orifices of exhaust air ducts by shaping them along vortex zone outlines. / A. Ziganshin, K. Logachev, K. Batrova //Building and Environment. -2021. - Vol. 188. - P. 107491

47. Зиганшин, А.М. Потери давления и характеристики струи, выходящей через среднее боковое отверстие / А.М. Зиганшин, Г.А. Гимадиева, К.Э. Батрова // Известия КазГАСУ. - 2017. - № 4. - C. 257-265.

48. Зиганшин, А.М. Численное определение характеристик течения через

последнее боковое отверстие в воздуховоде / А.М. Зиганшин, К.Э. Батрова, Г.А. Гимадиева // Известия ВУЗов. Строительство. - 2018. - № 7. - C. 53-65.

49. Зиганшин, А.М. Повышение энергоэффективности систем вентиляции посредством профилирования фасонных элементов / А.М. Зиганшин, К.Э. Батрова, Г.А. Гимадиева, К.И. Логачев, О.А. Аверкова // Строительство и техногенная безопасность. - 2019. - Т. 67, № 15. - C. 111-123.

50. Зиганшин, А.М. Повышение энергоэффективности вентиляционного фасонного элемента в виде внезапного расширения / А.М. Зиганшин, Т.А. Наумов // Известия ВУЗов. Строительство. - 2019. - № 6. - C. 53-65.

51. Логачев, К.И. Численное моделирование движения пылевых частиц вблизи бокового всасывающего канала / К.И. Логачев, О.А. Аверкова, А.М. Зиганшин, О.С. Крюкова, В.А. Уваров, А.Б. Гольцов // Строительство и техногенная безопасность. - 2019. - Т. 69, № 17. - C. 119-128.

52. Logachev, K.I. Simulations of dust dynamics around a cone hood in updraft conditions / K.I. Logachev, A.M. Ziganshin, O.A. Averkova // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. - 2018. Vol. 15, № 10. - P. 715-731.

53. Logachev, K.I. Improving dust capture efficiency with local exhaust hoods in manicure shops/ K.I. Logachev, A.M. Ziganshin, O. Kryukova, O. Averkova, I.V. Kryukov, A.B. Gol'tsov.// Building and Environment . - 2020. - Vol. 181, № 15. -P.107124

54. Iwasaki, T. Some engineering countermeasures to reduce exposure to welding fumes and gases avoiding occurrence of blow holes in welded material/ T. Iwasaki, Y. Fujishiro, Y. Kubota at al.// Industrial Health . - 2005. - Vol. 43. - P. 351-357.

55. Saunders, C. J. Jet enhanced local exhaust ventilation / C. J. Saunders, B. Fletcher // Annals of Occupational Hygiene. - 1993. - Vol. 37, №1. - P. 15-24.

56. Penot, F. Experimental Study of Non-Isothermal Diverging Swirling and Non-Swirling Annular Jets with Central Aspiration / F. Penot, M. D. Pavlovic // International Journal of Ventilation . - 2010. - Vol. 8, №4. - P. 347-357.

57. Spotar, S.Y. Focusing of the Flow Capture for Local Exhaust Ventilation Systems / .Y. Spotar, A.L. Sorokin. // American Journal of Applied Sciences . - 2010. -

Vol. 7, №6. - P. 732-738.

58. Zhao, R. Comprehensive performance evaluation of a novel Aaberg exhaust system reinforced by a swirling jet / R. Zhao, H. Qian, L. Liu, X. Zheng // Building and Environment. . - 2020. - Vol. 167. - P. 106451

59. Wang, P. Characteristics Study of the Swirl Air Curtain Exhaust Hood / P. Wang, T. Feng, R. Liu // Proceedings Article published Jun 2010 in 2010 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering. - 2010 -Vol.10. - Р. 1109-1115

60. Ивенский, В.Г. Совершенствование систем аспирации на основе использования вихревого эффекта: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 11.00.11/ Ивенский Владимир Григорьевич .- Ростов на Дону, 1991. - 19с.

61. Зайцев О.Н. Усовершенствование процессов удаления вредностей закрученными потоками от нефиксированных тепловых источников: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.14.04 /Зайцев Олег Николаевич .- Одесса, 1996. - 16 с.

62. Логачев, А. К. Совершенствование методов расчета местных вентиляционных отсосов открытого типа: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.03/ Логачев Артур Константинович [Место защиты: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет]. - Белгород, 2018. -231 с.

63. Грицкевич, М. С. Численное исследование течения вблизи круглого вытяжного канала, экранированного кольцевой закрученной струей / М.С. Грицкевич, А.К. Логачев, К.И. Логачев // Инженерно-физический журнал. -2019.-Т. 92, № 2. - С. 487-495.

64. Vanierschot, M. Numerical study of hysteresis in annular swirling jets with a stepped-conical nozzle / M. Vanierschot, E. Van den Bulck // International Journal for Numerical Methods in Fluids. - 2007. -Vol. 54. - P. 313-324.

65. Vanierschot, M. Hysteresis in flow patterns in annular swirling jets / M. Vanierschot, E. Van den Bulck // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2007. -Vol. 31, № 6. - P. 513-524.

66. Vanierschot, M., Influence of the Nozzle Geometry on the Hysteresis of Annular Swirling Jets / M. Vanierschot, E. Van den Bulck // Combustion Science and Technology. -2007. -Vol. 179, № 8. -P. 1451-1466.

67. Кузьмин, Л.В. Вихревая вентиляция, организованная четырьмя компактными струями / Л.В. Кузьмин, А.М. Попова, А.С. Гуськов, Л.С. Дмитриева // Водоснабжение и санитарная техника. - М.,1991. - №2.- С. 20-22.

68. Cao, Z., Wang Y., Zhu H., Duan M. Study of the vortex principle for improving the efficiency of an exhaust ventilation system/ Z. Cao, Y. Wang, H. Zhu, M. Duan// Energy and Buildings. - 2017. - Vol. 142. P. - 39-48.

69. Yan, Y Characterisation and analysis of indoor tornado for contaminant removal and emergency ventilation,/ Y. Yan, X. Li, J. Tu, P. Feng, J. Zhang // Building and Environment. - 2019. - Vol. 164. - Р. 106345

70. Cao, Z. Performance evaluation of different air distribution systems for removal of concentrated emission contaminants by using vortex flow ventilation system / Zhixiang Cao, Yi Wanga, Chao Zhaia, Meng Wanga // Building and Environment .- 2018.-Vol. 142 .- Р. 211-220.

71. Cao, Z. Flow characteristics and pollutant removal effectiveness of multi-vortex ventilation in high pollution emission industrial plant with large aspect ratio/Z. Cao, C. Zhai, I. Wang, T. Zhao, H. Wang // Sustainable Cities and Society. -2020. -Vol. 54.-Р. 101990

72. Gritskevich, M.S. Numerical Analysis of the Dust-Air Current Near a Spherical Suction Unit Screened by a Circular Swirling Jet. Part 2. Dynamics of Dust Particles / M.S. Gritskevich, K.I. Logachev, O.A. Averkova, V.A. Tkachenko // Refractories and Industrial Ceramics. -2019.- Vol.59, №5. -Р. 569-572

73. Gritskevich, M.S. Numerical Analysis of Dust-Air Flows Near a Round Suction Unit, Screened by an Annular Swirling Jet. Part 1. Air-Jet Flows / M.S. Gritskevich, K.I. Logachev, O.A. Averkova, V.A. Tkachenko // Refractories and Industrial Ceramics.- 2018. - Vol.59, №4. - Р. 430-433

74. Lim, Y.B. Characteristics of ventilating flow generated by a rotating swirler in a vortex vent/ Y.B. Lim, S.M. Lee, J.W. Lee // Journal of Fluids and Structures. -

2011. - Vol. 27, № 3. - P. 427-437.

75. Лифанов, И.К. Метод сингулярных интегральных уравнений и численный эксперимент / И.К. Лифанов. - М.: Янус, 1995. - 520 с.

76. Бенерджи, П., Метод граничных элементов в прикладных науках/ П. Бенерджи, Р. Баттерфилд. - М.: Мир, 1984. - 486 с.

77. Круз, Т. Метод граничных интегральных уравнений. Вычислительные аспекты и приложения в механике : сб. тр. / под ред. Т. Круз, Ф. Риццо ; пер. с англ. В.М. Вайншельбаума// Новое в зарубежной науке. Меаника.- М.: Мир, 1978. - 210 с.

78. Бреббия, К. Методы граничных элементов / К. Бреббия, Ж. Теллес, Л. Вроубел. - М.:Мир, 1987. - 524 с.

79. Бреббия, К. Применение метода граничных элементов к технике / К. Бреббия, С.Уокер. - М.:Мир, 1982. - 248 с.

80. Белоцерковский, С.М. Моделирование турбулентных струй и следов на основе метода дискретных вихрей / С.М. Белоцерковский, А.С. Гиневский. -М.:Физматлит, 1995. - 367 c.

81. Аверкова, О.А. Математическое моделирование пылевоздушных течений вблизи местных вентиляционных отсосов от вращающихся цилиндрических деталей: дис. ... канд. техн. наук: 05.13.18 / Аверкова Ольга Александровна [Место защиты: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова]. - Белгород, 2008. - 156 с

82. Зоря, В.Ю. Разработка методов и алгоритмов математического моделирования отрывных течений в замкнутых и разомкнутых областях с разрезами : дис. ... канд. техн. наук: 05.13.18 / Зоря Виолетта Юрьевна ; [Место защиты: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова].- Белгород, 2011. - 161 с.

83. Логачев, К. И. Моделирование всасывающих факелов местных отсосов систем аспирации : дис. ... д-ра техн. наук : 05.23.03/ Логачев Константин Иванович [Место защиты: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет]. - Белгород, 2001. - 330 с.

84. Пузанок, А.И. Численное моделирование вихревых нестационарных пылегазовых течений в системах местной вытяжной вентиляции : дис. ... канд. техн. наук: 05.13.18 / Пузанок Алексей Иванович [Место защиты: Военно-воздушная инженерная академия им. Н.Е. Жуковского]. - М., 2006. - 167 с.

85. Аверкова, О. А. Отрывные течения в спектрах вытяжных каналов / О.А. Аверкова, И. Н. Логачев, К. И. Логачев. - Москва-Ижевск: ИКИ, 2012. - 288 с.

86. Логачев, И. Н. Энергосбережение в аспирации. Теоретические предпосылки и рекомендации / И. Н. Логачев, К. И. Логачев, О. А. Аверкова. -М.-Ижевск: РХД, 2013. - 504 с.

87. Логачев, К. И. Аэродинамика всасывающих факелов / К. И. Логачев -Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2000. - 175 с.

88. Логачев, И. Н. Аэродинамические основы аспирации / И. Н. Логачев , К. И. Логачев. - СПб.: Химиздат, 2005. - 659 с.

89. Логачев, К. И. О расчете щелевых отсосов от вращающихся цилиндрических деталей / К. И. Логачев // Изв. ВУЗов. Строительство. - 2002. -№11. - С.67-73.

90. Логачев, К. И. Комплекс программ "Спектр" для моделирования пылевоздушных течений вблизи щелевидных всасывающих отверстий / К. И. Логачев, А. И. Пузанок // Изв. ВУЗов. Строительство. - 2004. - №1.- С.59-64.

91. Аверкова, О. А. Моделирование пылегазовых потоков вблизи всасывающего отверстия в многосвязной области с вращающимся цилиндром/ О.А. Аверкова // Вычислительные методы и программирование. - 2007. - Т.8, №1. - С.33-38.

92. Логачев, К. И. О численном моделировании пространственных воздушных течений вблизи всасывающих отверстий местных отсосов от вращающихся цилиндрических деталей/ К. И. Логачев, Р. В. Прокопенко // Изв. ВУЗов. Строительство. - 2003. - №8.- С.74-82.

93. Логачев, К. И. Численное моделирование пылевоздушных течений вблизи вращающегося цилиндра-отсоса / К. И. Логачев, А. И. Пузанок // Изв. ВУЗов. Строительство - 2005.-№2. - С.63-70.

94. Логачев, К.И. Численное моделирование пылевоздушных течений в многосвязных областях с вращающимися цилиндрами / К. И. Логачев,

A. И. Пузанок // Научные ведомости. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2004. - №1. - С. 22-34.

95. Логачев, К.И Некоторые результаты моделирования пылевоздушных течений, индуцируемых местными отсосами / К. И. Логачев, И. Н. Логачев, А. И. Пузанок // Сб. докладов международной научно-технической конференции «Устойчивое развитие горно-металлургической промышленности». - Кривой Рог: Изд-во КТУ, 2004.- Т.1. - С. 308-313.

96. Логачев, К.И. Численное исследование поведения пылевой аэрозоли в аспирационном укрытии/ К. И. Логачев, И. Н. Логачев, А. И. Пузанок // Изв. ВУЗов. Строительство. - 2006. - №5. - С.73-78.

97. Логачев, К.И. Компьютерное моделирование пылегазовых потоков в пульсирующих аэродинамических полях / К. И. Логачев, И. Н. Логачев, А. И. Пузанок, В.Ю. Зоря // Вычислительные методы и программирование. - 2006. -Разд. 1. -С 195-201.

98. Логачев, К.И. Компьютерное моделирование пылегазовых потоков вблизи всасывающих отверстий на основе метода сингулярных интегральных уравнений / К. И. Логачев, А. И. Пузанок // Научные ведомости. Серия информатика и прикладная математика. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. - №2. -С. 3-13.

99. Аверкова, О. А. Особенности поведения пылевых аэрозолей в аспирационном укрытии стандартной конструкции / О. А. Аверкова, В. Ю. Зоря, К. И. Логачев // Химическое и нефтегазовое машиностроение.-2007.- №11 .С. 34-36

100. Логачев, К. И. Закономерности изменения дисперсного состава пылевых аэрозолей в аспирационном укрытии / К. И. Логачев, О. А. Аверкова,

B. Ю. Зоря. // Изв. ВУЗов. Строительство.- 2007. - №9. - С.46-52.

101. Логачев, К. И. Компьютерное моделирование распространения пылевых аэрозолей в аспирационном укрытии / К. И. Логачев, О. А. Аверкова, В.

Ю. Зоря // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия Информатика, прикладная математики, управление. - 2007. - №7(38), Вып.4. - С.25-32.

102. Аверкова О.А. Компьютерное моделирование динамики пылевых частиц в аспирационных укрытиях / О.А. Аверкова, В.Ю. Зоря, К.И. Логачев // Труды XIII Международного симпозиума «Методы дискретных особенностей в задачах математической физики», Харьков-Херсон, 11-16 июня 2007 г. /Харьковский национальный ун-т. - Харьков, 2007. - С.5-8.

103. Averkova, O.A. Computational modeling of dust particles dynamics in aspiration buncers / O.A. Averkova, V.U. Zorya, K.I. Logachev // Ecology. Scientific articles . - Bulgaria: Science Invest Ltd-branch Burgas, 2007. - V. 1. - P. 158-184.

104. Анжеуров, Н.М. Комплекс компьютерных программ для расчета пылевоздушных течений в системах аспирации / Н. М. Анжеуров, О.А. Аверкова // Новые огнеупоры. - 2008. - №5. - С.53-58.

105. Аверкова, О.А. Снижение пылеуноса из аспирационного укрытия за счет механического экранирования/ О.А. Аверкова, А.Б. Гольцов, К.И. Логачев,

A.В. Минко // Новые огнеупоры . - 2020. - №3.- С.65-71.

106. Averkova, O.A. Reduction of Dust Extraction from an Aspiration Hood via Mechanical Shielding/ O.A. Averkova, A.B. Goltsov, K.I. Logachev, A.V. Minko // Refractories and Industrial Ceramics.- 2020 .-V.61,№2 .-P. 228-233.

107. Киреев, В.М. Совершенствование конструкций аспирационных укрытий с целью снижения запыленности при перегрузке формовочных масс в литейных цехах : дис. ... канд. техн. наук : 05.26.01 / Киреев Виталий Михайлович [Место защиты: Донской государственный технический университет]. -Белгород, 2013. - 203c.

108. Аверкова, О.А. Имитационное моделирование воздушных потоков при разгрузке вагонов в приемную воронку корпуса крупного дробления / О.А. Аверкова, К.В. Плотников, Е.И. Толмачева, Д.А. Емельянов, А.К. Логачев // Вестник Белгородского государственного технологического университета им.

B.Г. Шухова . - 2015. - № 5. - С. 134-139.

109. Гольцов, А.Б. Моделирование пылевоздушных течений в аспирируемом укрытии / А.Б. Гольцов, К.И. Логачев, О.А. Аверкова // Новые огнеупоры. - 2016. - № 6. - С.61-66.

110. Gol'tsov, A.B. Modeling Dust and Air Flow Within an Aspirated Shelter / A.B. Gol'tsov, K.I. Logachev, O.A. Averkova // Refractories and Industrial Ceramics. - 2016. - Vol. 57, № 3. - P. 325-331.

111. Henderson, C.B. Drag Coefficients of Spheres in Continuum and Rarefied Flows / C.B. Henderson // AIAA Journal. - 1976. -Vol. 14, №6. -P. 103-112.

112. Solid Works 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский [и др.]. -СПб.: БХВ-Петербург, 2008. -1040с.

113. Логачёв, И. Н. Методы снижения энергоемкости систем аспирации. Часть 4. Теоретические предпосылки создания пылелокализующих устройств с закрученными воздушными потоками / И. Н. Логачёв, К. И. Логачёв, О. А. Аверкова, В.Н. Азаров, В.А. Уваров // Новые огнеупоры. - 2014. - №8. - С. 53-58.

114. Logachev, I. N. Methods of Reducing the Power Requirements of Ventilation Systems. Part 4. Theoretical Prerequisites for the Creation of Dust Localizing Devices with Swirling Air Flows / I. N. Logachev, K. I. Logachev, O. A. Averkova, V.N.Azarov, V.A.Uvarov // Refractories and Industrial Ceramics. -2014. -Vol. 55, № 4. - P. 365-370.

115. Logachev, I.N. Local Exhaust Ventilation: Aerodynamic Processes and Calculations of Dust Emissions / I. N. Logachev, K. I. Logachev, O. A. Averkova. -Boca Ration: CRC Press, 2015. -576 p.

116. Gol'tsov, A.B. Investigation of the Distribution of Velocities of the Air Flow Swirling By a Rotating Exhaust Cylinder / A.B. Gol'tsov, K.I. Logachev, O.A. Averkova, V. A. Tkachenko, I.V. Khodakov // Refractories and Industrial Ceramics .-2018.-Vol. 59, №. 3.- Р.327-331

117. Gol'tsov, A. B. Investigation of the Dust-Air Flow Near a Vertical Rotating Cylindrical Local Exhaust / A. B. Gol'tsov, K. I. Logachev, O. A. Averkova, V. A. Tkachenko // Refractories and Industrial Ceramics .- 2019.- Vol. 59, №. 6.- Р. 671-

118. Gol'tsov, A.B. Simulation of the Dust-Air Flow Near a Rotating Disk Cylinder Suction Unit / A. B. Gol'tsov, K. I. Logachev, O. A. Averkova, V. A. Tkachenko // Refractories and Industrial Ceramics.- 2019.- Vol. 60, №2 .-Р. 232-236

119. Averkova, O.A. Development of engineering method for calculation of ejected and recirculated air flow rates during reload of bulk materials / O.A. Averkova, I.N. Logachev, K.I. Logachev, I.V. Krykov, V.A. Uvarov, E.I. Tolmacheva, V.A. Tkachenko // VIII International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering COUPLED 2019. A publication of: International Centre for Numerical Methods in Engineering (CIMNE).- Spain, 2019. - P. 505-516

120. Аверкова, О.А. Перспективы применения цилиндра-отсоса при аспирации перегрузочных узлов / О.А. Аверкова, А.Б. Гольцов, В.М. Киреев, К.И. Логачев, И.В. Ходаков, В.А. Здесенко //Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.-

2017. -№2.- С.154-161.

121. Гольцов, А.Б.Исследование распределения скоростей воздушного потока, закрученного вращающимся цилиндром-отсосом/ А.Б. Гольцов, К.И. Логачёв, О.А. Аверкова, И.В. Ходаков, В.А. Ткаченко //Новые огнеупоры.-

2018.-№6.- С.56-60.

122. Гольцов, А.Б. Исследование пылевоздушного потока вблизи вертикально расположенного вращающегося цилиндрического местного отсоса / А.Б. Гольцов, К.И. Логачёв, О.А. Аверкова, В.А. Ткаченко // Новые огнеупоры. -2018. -№12.- С. 62-66.

123. Гольцов, А.Б. Моделирование пылевоздушного течения вблизи вращающегося дискового цилиндра-отсоса/ А.Б. Гольцов, К.И. Логачёв, О.А. Аверкова, В.А. Ткаченко //Новые огнеупоры. -2019.-№4.- С.70-74.

124. Ткаченко В.А, Перспективы применения вращающегося цилиндра -отсоса в системах аспирации// Актуальные вопросы теплогазоснабжения и вентиляции: материалы студ. науч.-практ. конф. (Ростов-на-Дону, 12 апреля 2018 г.)/ред. кол. В.В. Иванов [и др.]: Донской гос. техн. ун-т.- Ростов-на-Дону:ДГТУ,2018.-С.40-43.

125. Кудрин А.С., Здесенко В.А. Использование цилиндра-отсоса в аспирационных укрытиях/ZIX Международный молодежный форум «Образование, наука, производство». - Белгород, 2017.

126. Menter, F.R. Ten years of experience with the SST turbulence model / F.R. Menter, M. Kuntz, R. Langtry // Proceedings of 4th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer. - 2003. - P. 625-632.

127. Smirnov, P.E. Sensitization of the SST Turbulence Model to Rotation and Curvature by Applying the Spalart-Shur Correction Term / P.E. Smirnov, F.R. Menter // Journal of Turbomachinery. -2009.- Vol. 131, № 4. -P. 41010.

128. Mathur, S.R. A pressure-based method for unstructured meshes / S.R. Mathur, J.Y. Murthy // Numerical Heat Transfer. -1997. -Vol. 32. - P. 195-215.

129. Гланц, С. Медико-биологическая статистика [пер. с англ.]/ С. Гланц. -М., Практика, 1998. - 459 с.

130. Гольцов, А. Б. Исследование конструкции аспирационного укрытия для применения в стесненных условиях/ А. Б. Гольцов, В. М. Киреев, А. Ю. Феоктистов // Экология промышленного производства. - 2013. - №1. - С.2-5.

131. Семиненко, А.С. Повышение эффективности систем вентиляции при пневмотранспортном складировании порошкообразных материалов: дис. ... канд. техн. наук : 05.23.03 / Семиненко Артем Сергеевич [Место защиты: С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т]. - Белгород, 2018. - 191 с.

132. Lee, S.M. A new local ventilation system using a vortex flow generated with a finned rotating annular diskё / S.M. Lee, J.W Lee. // Winter Meeting of the American-Society-of-Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ASHRAE TRANSACTIONS .-2005. - Vol. 111, № 1. - P. 149-158.

133. Харитонов, А. М. Техника и методы аэрофизического эксперимента/ А.М. Харитонов. - Новосибирск: НГТУ, 2016. - 643с.

134. Халафян, А. А. STATISTICА 6. Статистический анализ данных / А. А. Халафян. - М: ООО «Бином-Пресс», 2007. -512 с.

135. Турчак, Л. И. Основы численных методов: учеб. пособие/ Л. И. Турчак, П. В. Плотников. - Изд 2-е., перераб. и доп. - М.: Физматлит, 2003. - 304с.

136. Грицкевич, М. С. Численное исследование пылевоздушного течения вблизи круглого отсоса, экранированного кольцевой закрученной струёй. Часть 1. Воздушно-струйные течения/ М. С. Грицкевич, К. И. Логачев, О. А. Аверкова, В. А. Ткаченко //Новые огнеупоры. -2018.-№8.- С.66-69

137. Грицкевич, М. С. Численное исследование пылевоздушного течения вблизи круглого отсоса, экранированного кольцевой закрученной струей. Часть 2. Динамика пылевых частиц / М. С. Грицкевич, К. И. Логачев, О. А. Аверкова, В. А. Ткаченко // Новые огнеупоры. - 2018. -№10. - С.74-77.

138. Батурин, В.В. Основы промышленной вентиляции / В.В. Батурин. - М.: Профиздат, 1990 - 448 с.

139. Боровков, Д. П. О выборе схем обеспыливания и вентиляции, предназначенных для очистки воздуха рабочей зоны от известковой пыли при погрузочно-разгрузочных работах / Д. П. Боровков, В. П. Батманов, С. А. Богомолов, О.В. Бурлаченко // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия Строительство и архитектура. -2017. - Т. 66, № 47. - C. 320-327.

140. Боровков, Д. П. Исследование эффективности пылеуловителя на встречных закрученных потоках с коаксиальным вводом вторичного потока при улавливании мелкодисперсной пыли производства керамических строительных материалов / Д. П. Боровков, Е. В. Гладков, Е. О. Черевиченко, М.С.А. Абдулджалил // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия Строительство и архитектура. -2017. -Т. 69, № 50. - C. 88-97.

141. Гиль, Б.Л. Математическое моделирование с помощью ЭВМ всасывающих факелов местных отсосов, встроенных в оборудование / Б.Л. Гиль // Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура. - 1986. - № 7 - С. 90-93.

142. Гримитлин, А. М. Вентиляция и отопление судостроительных производств / А. М. Гримитлин, Г. М. Позин //Инженерно-строительный журнал.-2013. - № 6 - С. 7-11.

143. Дацюк, Т.А. Оценка показателей энергоэффективности зданий / Т.А.

Дацюк, А.М. Гримитлин, Е.. Аншукова // Вестник гражданских инженеров. -2018. -Т. 70, № 5. - C. 141-145.

144. Дацюк, Т.А. Качество воздуха в зданиях с естественной вентиляцией / Т.А. Дацюк // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2016. -Т. 169, № 1.-C. 78-81.

145. Должиков, В. Н. Моделирование вентиляционных вытяжных устройств для процессов газотермической обработки материалов и изделий : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.23.03 / Должиков Виктор Николаевич. - Новосибирск, 2007. -16 с.

146. Конышев, И. И. Расчёт некоторых пространственных всасывающих факелов / И.И. Конышев, А.Г. Чесноков, С.Н. Щадрова // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 1976. - № 4. - С. 103-116.

147. Лившиц, Г. Д. О расчёте всасывающих потоков местных отсосов / Г.Д. Лившиц // Инженерные системы. АВОК Северо-Запад. - 2005. - № 4. - С. 25-28.

148. Позин, Г. М. Местная вытяжная вентиляция - самый эффективный способ организации воздухообмена в помещении / Г. М. Позин // Инженерные системы. АВОК Северо-Запад. - 2006. - № 3. - С. 40-45.

149. Посохин, В. Н. Геометрические характеристики отрывных зон на входе в плоские и осесимметричные стоки-раструбы / В. Н. Посохин, Р. Г. Сафиуллин, А.Р. Фаттахов // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. -Т. 15, №16. - С. 62-64.

150. Талиев, В. Н. Аэродинамика вентиляции / В. Н. Талиев. - М.: Стройиздат, 1979. - 295 с.

151. Позин, Г.М. К вопросу применения моделей турбулентности при численном моделировании вентиляционных процессов / Г. М. Позин, В. М. Уляшева, И. Д. Киборт // Известия высших учебных заведений. Строительство. -2013. - № 10 (658). - С. 48-56.

152. Шепелев, И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении / И.А. Шепелев. - М.: Стройиздат, 1978. - 144 с.

153. Беспалов, В. И. Обеспечение нормативных параметров воздушной среды

рабочей зоны вихревым устройством/ В. И. Беспалов, Н. С. Самарская // Безопасность жизнедеятельности. - 2008. - № 8 (92). - С. 7-9.

154. Мартьянова, А.Ю. Влияние массовой и объемной концентрации на скорость витания твердых частиц/ А.Ю. Мартьянова // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - № 2 (55). - С. 143-147.

155. Мартьянова, А.Ю., Колосницын, А.Н. Развитие численных методов расчета систем вакуумной уборки / А.Ю. Мартьянова, А.Н. Колосницын // Вестник гражданских инженеров. - 2016. - № 6 (59). - С. 151-155.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Акт о внедрении в учебный процесс результатов диссертационной работы

о внедрении в учебчый процесс результатов диссертационной работы Ткачевко Викторин Александровны

Комиссия в состава:

Председатель - директор ИСИ, д.т.н., профессор Уваров Валерий Анатольевич

Члены комиссии - зам, директора по учебной работе ИСИ. кл н, доцент Гольцов Александр Борисович, д.г,н., профессор Аверкоиа Олька Александровна, к.т.и., доцент Семиненко Артем Сергеевич составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы ((Совершенствование систем местной обеспыливаю шей вентиляции за счст создания и использования закрученным воздушных потоков» аспирантки ФГБОУ ВО Белгородского государственного технологического университета им, В.Г- Шухова Ткаченко Виктории Александровны использованы при проведении лекционных, лабораторных занятий и самостоятельной работе ирй выполнении индивидуальных домашних заданий по дисциплинам; «Проектирование обеспыливающей вентиляции и пыл егазоо частного оборудования», «Численные методы решения задач отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха», «Аэродинамика вентиляции и механика аэрозолей» направления 08.04.01 «Страител ьство» образовательной программы «Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений»

Гольцов А .Б. Аверкова О,Л. Семиненкб А. С.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Акт о внедрении результатов диссертационной работы в практику проектирования ООО «Русмайн Инжиниринг»

Ruscnine Engineering

Директор

. <ХЮ «РУСМАЙН ИНЖИНИРИНГ» ЪучатсКИй А.Г, 2021 гада

АКТ

о йнедронии результатов диссертационном работы Ткйяенко Вккторнм Алеюсанлроввы

Комиссия в составе:

председатель -Бучатский Андрей Сергеевич

члены комиссии - Д;т,% проф. Аверкова Ольга Александровна, к .т. п., доц. Гольцов Александр Борисович, аспирантка Ткачснко Виктория Александровна составил и настоящий акт о том, что при разработке проектов узлов предварительного грохочения материала Обогатительных фабрик ООО «РУСМАЙН ИНЖИНИРИНГ» были использованы результаты диссертационной работы «Совершенствование систем местной обеспыливающей аентиляции ла счет создания и использования закрученных воздушных потоков» аспирантки ФГЬОУ ВО Белгородского государственною телеологического университета им. В.Г, ¡Пухова Ткаченко Й.А.

Ткачеыкс* В, А. предложена устройство всасывающего канала, экранированного кольцевой закрученной струей.

Положительным эффектом от применения результатов исследования

является:

- повышение дальности захвата пылевых вмбросов ври использовании предлагаемой конструкций открытого^¿ха^го отсоса;

- увеличение объема ул^ти^^хХ частиц при соблюдении предложенных ре^иьщр-конструпарайсдав работы;

шеГгаой Мтяжвой вентиляции.

- снижение энергоемкости

Председатель комиссии Члены комиссии

Бучатский A.C.

Арфкона O.A. ГолыЮй A.b. Ткяченко В.А',

JOeulL oar

. -тт.'.Г к ЙЙ p к, пг: Vii Ö^p^Sf^jÄ, ja i't 5

Я...... „11,ПС Ln.-п '7-4722 2C -S-ü ©■■■.■ ■ ■-I1 СИ T1

• Ф •

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт о внедрении результатов диссертационной работы в практику проектирования ООО «Стройтехнология»

Общество с ограниченной ответственностью «СТРОЙТЕХНОЛО! ИЯ» ООО «СТРОЙТЕХНОЛОГИЯ»

Юр. Адрес: 308013, Белгородская обл.. г. Белгород. Михайловское шоссе, дом 5 Почтовый адрес: 308501, Белгородская обл.. Белгородский р-он. п. Дубовое, ул. Заводская, д. 4Д ИНН 3123319466 КПП 312301001 ОГРН 1133123004618 ОКНО 10410443 р/с 40702810207000005679 БИК 041403633 к/с 30101810100000000633 ОТДЕЛЕНИЕ №8592 СБЕРБАНКА РОССИИ Г.БЕЛГОРОД _т. [phone]; 57-57-61_

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Ткаченко Виктории Александровны

ООО «СТРОЙТЕХНОЛОГИЯ» при разработке проектов по обеспыливанию узлов перегрузки сыпучих компонентов сухих смесей были приняты к внедрению результаты диссертационной работы на тему «Совершенствование систем местной обеспыливающей вентиляции за счет создания и использования закрученных воздушных потоков» аспирантки ФГБОУ ВО Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова Ткаченко В.А.

Ткаченко В.А. предложено устройство вращающегося цилиндра-отсоса с торцевым диском.

Положительным эффектом от применения результатов исследования является:

- снижение запыленности в области применения предложенного устройства за счет увеличения максимального диаметра улавливаемых частиц;

повышение дальности захвата пылевых выбросов при использовании предлагаемой конструкции и режимно-конструктивных параметров работы открытого местного отсоса;

снижение энергоемкости систем местной вытяжной вентиляции.

Директор

ООО «СТРОЙТЕХНОЛОГИЯ»

Свинарев А. В.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Свидетельство о регистрации ноу-хау №20210024 «Устройство для снижения

уноса пыли от аспирационного укрытия»