Мария Арнольдовна Прец, аспирант
ул. Красносельская, 51, г. Казань, 420066
Mariia Arnoldovna Prets, Postgraduate student
51 Krasnoselskaya st., Kazan, 420066
Вадим Эдуардович Зинуров, кандидат технических наук, заведующий кафедрой
ул. Красносельская, 51, г. Казань, 420066
Vadim Eduardovich Zinurov, Candidate of Technical Sciences (PhD in Engineering), Head of the Department
51 Krasnoselskaya st., Kazan, 420066
Контроль гранулометрического состава мелкодисперсных порошкообразных материалов является важной инженерной задачей для АПК и пищевых производств, поскольку влияет на устойчивость технологических режимов, качество смешения, точность дозирования и уровень запыленности. Традиционные способы разделения частиц в области размеров менее 100 мкм часто ограничены по селективности и производительности, что определяет необходимость разработки новых аппаратов сухой воздушной классификации. В работе предложен мультивихревой воздушный классификатор, обеспечивающий селективное разделение и частичное обеспыливание порошков без изменения их влажности. Целью исследования стала количественная оценка влияния геометрического масштабирования аппарата и скорости входного газа на показатели разделения частиц, характерных для материалов агропромышленного и пищевого назначения. Исследование выполнено методом вычислительной гидродинамики в программном комплексе ANSYS Fluent с лагранжевым моделированием дисперсной фазы. Рассмотрены скорости входного потока 1–15 м.с и масштабы конструкции 0,5–8 относительно базового типоразмера. Показано, что при увеличении геометрического масштаба аппарата диаметр граничного зерна смещается в область более крупных частиц, а селективность разделения снижается. Установлено, что повышение скорости входного газа до 10–15 м.с способствует формированию более резкого разделения и повышению селективности, что делает указанный диапазон скоростей предпочтительным для практического применения аппарата в режиме классификации. Потери давления в исследованном диапазоне режимов остаются умеренными и не превышают 550 Па. Полученные результаты подтверждают перспективность использования мультивихревого классификатора в линиях кормопроизводства, подготовки премиксов и сухих пищевых ингредиентов.
Control of the particle size distribution of fine powdered materials is an important engineering task for the agro-industrial sector and food processing, since it affects process stability, mixing quality, dosing accuracy, and dust generation levels. Conventional particle separation methods for sizes below 100 µm are often limited in selectivity and throughput, which creates a need for new dry air classification devices. In this study, a multi-vortex air classifier is proposed to provide selective separation and partial dedusting of powders without changing their moisture content. The aim of the study was to quantitatively assess the influence of geometric scaling of the apparatus and inlet gas velocity on particle separation performance for materials typical of agro-industrial and food applications. The study was carried out using computational fluid dynamics in ANSYS Fluent with Lagrangian modeling of the dispersed phase. Inlet gas velocities of 1–15 m.s and scale factors of 0.5–8 relative to the base design were considered. It is shown that increasing the geometric scale of the classifier shifts the cut size toward larger particles and reduces separation selectivity. It was found that increasing the inlet gas velocity to 10–15 m.s promotes a sharper separation transition and improves selectivity, making this velocity range preferable for practical operation of the classifier in classification mode. Pressure losses remain moderate over the studied operating range and do not exceed 550 Pa. The obtained results confirm the potential of the multi-vortex classifier for feed production lines, premix preparation, and dry food ingredient processing.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.