Расчет полей скорости в цехе этиленовых компрессоров

Математическое Моделирование от профессионалов

Математическое моделирование физических процессов в цехе этиленовых компрессоров

При работе этиленовых компрессоров могут происходить разряды статического электричества при сходе ремня с валов ведущего и ведомого колес. Для предотвращения данных разрядов на заводе было решено применить раздачу так называемого «сухого тумана» непосредственно в зону рабочих колёс для поддержания там постоянной высокой влажности. При помощи методов математического моделирования физических процессов были рассчитаны поля скорости для определения наилучшего места расположения форсунок для распыления воздуха вблизи этиленовых компрессоров, а также анализа зоны распространения мелкодисперсного тумана вблизи плоского ремня. Было рассмотрено 2 варианта расположения форсунок, которые имели следующий эффект:

Вариант 1. Выбранное расположение форсунок обеспечивает требуемое направление распространения «сухого» тумана в случае если требуется увлажнение области захода вращающегося ремня на ведущее и ведомое колеса.

Вариант 2. Струя воздуха, истекающая из форсунки, направленная на область схода плоского ремня с большого колеса, отклоняется воздушным потоком, вовлечённым движущимся колесом. Зона попадания «сухого» тумана на плоский ремень несколько сдвигается.

Для варианта 2 было рекомендовано рассмотреть способ расположения форсунок распыления мелкодисперсного водяного тумана ближе к большому колесу.

При расчете полей скорости для варианта 2 стало понятно, что струи воздуха, истекающие из форсунок, достигают зон захода плоского ремня на большое и малое колеса.

Потоки воздуха, инициируемые движущимися колесами и работой приточной системы вентиляции, практически не отклоняют струи от их начального направления.

Рассмотрев результаты расчётов для варианта 1, было определено, что струя воздуха, выходящая из форсунки, которая направлена в район схода ремня с ведомого колеса, отклоняется потоком воздуха, генерируемым вследствие вращения этого колеса. При этом зона попадания тумана на ремень сдвигается. Подобного отклонения траектории струи, истекающей из второй форсунки не происходит, так как малое колесо при своем вращении вовлекает меньшие массы воздуха. Соответственно изменение аэродинамической картины наиболее заметно вблизи большого колеса.

Для первого варианта потоки воздуха, вовлекаемые большим колесом, практические не отклоняли струи мелкодисперсного тумана, так как направление распространения струи и направление скоростей вовлекаемого воздуха были близки. В то время как для Варианта 2 эти два направления оказываются противоположно направленные. В результате расчета полей скоростей было показано, что струя тумана тормозится встречным потоком от колеса и несколько отклоняется.

Следует отметить, что в данном расчете не требовалось проводить математическое моделирование физического процесса образования искр статического электричества. Достаточно было показать, что генерируемый устройством распыления туман полностью обволакивает опасную зону.

Изоповерхность по скорости Изоповерхность по скорости
Этиленовый компрессор Этиленовый компрессор
Расчет полей скорости сухого тумана Расчет полей скорости сухого тумана
Изоповерхность по скорости вблизи рабочих колес Изоповерхность по скорости вблизи рабочих колес
Расчет полей скорости вблизи рабочих колес Расчет полей скорости вблизи рабочих колес