Хмелев В.Н., Нестеров В.А., Шалунов А.В., Терентьев С.А. «Выявление условий ультразвукового воздействия на газодисперсную среду и создание излучателей для повышения эффективности коагуляции в устройствах с закрученными потоками» Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 335, № 10, с. 238-252 (2024)

Актуальность исследования обусловлена наличием и неконтролируемым распространением в воздухе аэрозолей различных веществ, которые оказывают негативное влияние на человека, флору и фауну. Особенно эта проблема стоит при добыче, переработке и сжигании георесурсов. Наиболее эффективным способом решения проблемы является применение ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, воздействие которых на аэрозоли вызывает процессы сближения и агломерации мелких частиц в крупные. Однако при низкой концентрации эффективность коагуляции частиц недостаточна для увеличения степени улавливания газоочистного оборудования. Поэтому существует необходимость поиска новых путей оптимизации ультразвукового оборудования для коагуляции высокодисперстных частиц с целью повышения его эффективности. Цель: определение оптимальных условий ультразвукового воздействия на закрученный газодисперсный поток, обеспечивающих максимальную эффективность агломерации высокодисперсных частиц. Проведение сравнительных исследований процесса коагуляции частиц при воздействии ультразвуковыми полями, формируемыми различными видами излучателей и их совместным воздействием, позволит определить эффективность ультразвуковой коагуляции и оптимальную конструктивную схему ультразвукового воздействия. Объекты: процесс коагуляции частиц под ультразвуковым воздействием, формируемым различными типами излучателей. Методы: компьютерное моделирование формируемого ультразвукового поля методом конечных элементов с помощью гармонического акустического анализа; моделирование и разработка дисковых излучателей методом конечных элементов с помощью модального анализа. Для определения характеристик аэрозоля использован Анализатор частиц Malvern Spraytec. Результаты. Результаты расчетов и экспериментов показали, что наиболее энергоэффективным может быть применение в качестве основного источника ультразвукового воздействия для устройств с закрученными потоками протяженного ультразвукового трубчатого излучателя, работающего на изгибно-диаметральной моде колебаний и формирующего кольцевую стоячую волну с уровнем звукового давления 162–165 дБ. Дальнейшее повышение эффективности коагуляции может обеспечиваться только совместным воздействием, трубчатым излучателем и продольно-колеблющимся излучателем. Это существенно модифицирует структуру поля и обеспечивает не только увеличение уровня звукового давления (до 167 дБ), но и количества формируемых узловых поверхностей (до 44).