CALCULATION MODEL OF ENJOYMENT OF DUST PARTICLES BY SWIRKING FLOW IN GAS FLOWES

Authors

  • A. I. KARLINA Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow Author
  • V. V. KONDRAT'EV A. P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Russia, Irkutsk Author
  • A. D. KOLOSOV Eurosibenergo, Russia, Yekaterinburg Author
  • A. A. D'YACHKOV A. P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Russia, Irkutsk Author
  • M. D. NIKOLAEV Scientific Research Center ERST LLC, Russia, Irkutsk Author

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-9-48-52

Keywords:

aspiration systems, dust deposits, removal of deposits using a swirling stream of compressed air, calculation of twist parameters

Abstract

An analysis of the reasons for the formation of deposits in the flue ducts of aspiration systems was carried out. Problems have been noted in removing deposits with compressed air. The purpose of the work is to solve the problems of aspiration systems and reduce the formation of dust deposits in gas ducts. This is possible due to the swirling of the compressed air flow when purging the gas duct. Despite significant pressure losses when organizing flow swirl, compressed air consumption is reduced by 20–40%. A computational model of the entrainment of dust particles by a swirling flow in gas ducts is presented. To describe the physical model of the movement of a dust particle in a swirling gas flow flowing in a gas duct with a circular cross-section, polar coordinates are used. Dependencies have been determined to determine the value of the average axial velocity of the swirling flow required to move a particle along the gas duct. A diagram of the coordinate axes and forces acting on the particle is presented. The forces acting on the dust particle and its connections with the inner surface of the flue are replaced by the reaction of the flue wall. By decomposing the wall reaction into tangential and normal components, differential equations were obtained that describe the motion of the particle. The dust particle is significantly influenced by the forces of resistance to flow around the gas flow Fμ, the friction force on the wall of the gas duct Ffr, the weight of the particle P, the normal reaction of the wall of the gas duct N. Analysis of the fractional composition of various dusts contained in gases aspirated from the equipment of the metallurgical industry and the production of electrode materials showed that For these dusts, the optimal flow is a weak swirl of intensity W*= 0.5–0.8. This swirling intensity can be achieved by introducing a flow of compressed air when blowing at an angle of 36–48°.

Author Biographies

  • A. I. KARLINA, Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow

    PhD (Tech.), Researcher

  • V. V. KONDRAT'EV, A. P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Russia, Irkutsk

    PhD (Tech.), Senior Researcher

  • A. D. KOLOSOV, Eurosibenergo, Russia, Yekaterinburg

    Project Manager

  • A. A. D'YACHKOV, A. P. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, Russia, Irkutsk

    Graduate  Student

  • M. D. NIKOLAEV , Scientific Research Center ERST LLC, Russia, Irkutsk

     General Director

References

Kondrat’ev V. V., Ershov V. A., Shakhrai S. G. etc. Formation and Utilization of Nanostructures Based on Car-bon During Primary Aluminum Production // Metallurgist. 2016. V. 60. № 7–8. P. 877–882. DOI: 10.1007/s11015-016-0380-x.

Шахрай С. Г., Сугак Е. В., Смола П. В., Белоусов С. В. Методы снижения выбросов при электролитическом производстве алюминия // Алюминий Сибири 2006: сб. докладов XII Международной конференции. — Красноярск, С. 267–272.

Афанасенков А. Н., Гостинцев Ю. А., Успенский О. А. Квазиодномерная теория сопла для винтового потока газа // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1977. № 5. С. 186–191.

Ахмедов Р. Б. Аэродинамика закрученной струи. — М.: Энергия, 1977. — 240 с.

Ахмедов Р. Б., Балагула Т. Б. К расчету аэродинамических характеристик закрученной струи // Теория и практика сжигания газа. — Л.: Недра, 1972. Т. 5. С. 15–27.

Алимов Р. З. Гидравлическое сопротивление и тепломассообмен в закрученном потоке // Инженерно-физический журнал. 1968. Т. 10. № 4. С. 5–12.

Сугак Е. В., Войнов Н. А., Николаев Н. А. Очистка газовых выбросов в аппаратах с интенсивными гидродинамическими режимами. — Казань: Школа, 1999. — 224 с.

Шахрай С. Г., Сугак Е. В. Образование отложений в газоходах и пути их сокращения // Современные технологии освоения минеральных ресурсов. — Красноярск, 2006. Вып. 4. С. 412–418.

Боровков Д. П. Совершенствование систем аспирации предприятий строительной индустрии посредством закрутки потока в воздуховодах: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Волгоград, 2004. — 20 с.

Щукин В. К., Халатов А. А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. — М.: Машиностроение, 1982. — 200 с.

Щукин В. К., Халатов А. А., Кожевников А. В. Структура закрученного потока в цилиндрическом канале при однородном вдуве // Инженерно-физический журнал. 1979. Т. 37. № 2. С. 245–253.

Булгакова Н. Г., Петербургская Е. Н. Измерение дисперсного состава промышленных пылей. Обзорная информация ХМ-14. — М.: ЦИНТИнефтехиммаш, 1982. С. 13–16.

Сестрин Л. Е. Основы газовой динамики. — М.: Изд-во МАИ, 1995. — 332 с.

Published

2026-06-11

Issue

Section

Металлургическое оборудование и литейное производство

How to Cite

CALCULATION MODEL OF ENJOYMENT OF DUST PARTICLES BY SWIRKING FLOW IN GAS FLOWES. (2026). Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information, 80(9), 48-52. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-9-48-52