The Influence of the Geometric Parameters of the Guide Vanes on the Energy Efficiency of a Pneumatic Gate Valve for Heat Mass Transfer Reactors

Abstract

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия Аннотация. В статье приводятся результаты исследования пневматического затвора вихревого типа, который устанавливается в каналах загрузки сырья тепломассообменных реакторов. Существует метод расчета пневматического затвора вихревого типа, предназначенный для решения задачи определения оптимальных режимных параметров работы устройства при заданных геометрических параметрах и задачи профилирования оптимальной геометрии при заданных режимных параметрах.В статье приводится анализ математической модели рабочего процесса пневматического вихревого затвора, на основе которой был получен существующий метод расчета устройства. Показано, что в математическом описании газодинамических процессов в затворе не учитываются функциональные назначения компонентов скорости активного газа на срезе сопла, что делает ее неприменимой для оценки влияния геометрии направляющего аппарата на характеристики пневматического затвора.Численным моделированием установлено, что увеличение толщины и количества лопаток в некотором диапазоне приводит к ухудшению запирающей способности затвора и, как следствие, к увеличению требуемых для запирания массового расхода и давления активного газа и снижению энергоэффективности устройства. Показано, что уменьшение угла установки лопатки в исследуемом диапазоне также ведет к росту требуемых параметров активного газа для запирания полости реактора.В результате исследования установлено, что угол установки, толщина и число лопаток направляющего аппарата существенно влияют на требуемые для запирания давления в реакторе параметры активного газа и, как следствие, на энергетическую эффективность затвора.Показано, что зависимость максимального запираемого давления от угла установки лопатки не является монотонно возрастающей и при достижении некоторой величины дальнейшее уменьшения угла установки привод к снижению запираемого давления.Ключевые слова: агрессивные газы, реактор, пневматический затвор, численное моделирование, запирающая способность, энергетическая эффективность Благодарности. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-29-20084, https://rscf.ru/project/22-29-20084/