Математическое моделирование гидравлического сопротивления слоя измельченных отходов при их шнековом транспортировании в установке производства активированного угля

Рассмотрены результаты расчетов гидравлического сопротивления при наклонном шнековом транспортировании. В результате математического моделирования установлено, что изменения угла наклона, диаметра и длины шнека влияют на гидравлическое сопротивление слоя сырья. Показано, что увеличение диаметра винта без изменения производительности в значительной мере уменьшает гидравлическое сопротивление слоя. Высокая эффективность данного конструктивного решения выявлена при проектировании шнеков большей длины. Угол наклона шнекового транспортера оказывает значительное влияние на гидравлическое сопротивление по мере роста длины шнека, особенно при углах наклона более 10°. Представлены результаты моделирования зависимости мощности шнекового транспортирования от производительности. Проведен уточненный расчет мощности с учетом осевой скорости, угла наклона шнека, угловой скорости шнека, угловой скорости материала, коэффициентов трения, угла наклона винтовой линии. Расхождение уточненных значений мощности достигает 20 %. Это может свидетельствовать о том, что учет дополнительных параметров необходим при проектировании шнековых питателей, предназначенных для транспортировки сыпучих материалов с большим удельным весом. Приведенная математическая модель и результаты моделирования могут быть использованы при расчетах винтовых транспортеров в наклонном, вертикальном или горизонтальном исполнении.

Адигамов К. А., Байбара С. Н., Черненко Г. В. Критическая частота вращения вертикального шнека // Вестник Восточно-Украинского национального университета им. В. Даля. Научный журнал. 2009. № 2 (132). C. 9 - 10.
Адигамов К. А., Черненко Г. В. Совершенствование конструкции вертикального шнекового конвейера // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский perион. Технические науки. 2009. № 3 (151). С. 65–67.
Патент № 2789699 C1 Российская Федерация, МПК C01B 32/324, C10B 53/00. Способ получения активированного угля: № 2021135547 от 03.12.2021 / Р. Г. Сафин, В. Г. Сотников, А. С. Родионов и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет». EDN: ACLSDB
Сафин Р. Г., Зиатдинов Р. Р., Сотников В. Г., Рябушкин Д. Г., Тимербаева А. Л. Методика расчета пиролизной зоны в установке производства активированного угля // Вестник Ижевского государственного технического университета им. М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24, № 3. С. 26–35.
Сотников В. Г. Моделирование процесса измельчения и транспортировки органических отходов для установки по производству активированного угля // Системы. Методы. Технологии. 2021. № 3 (51). С. 92–97.
Черненко Г. В, Зеленщиков А. В, Адигамов К. А. Влияние угла подъема ребра кожуха на производительность вертикального шнекового конвейера // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. № 2/3 (280). С. 20–22.
Черненко Г. В. Определение скорости перемещения материала вертикальным шнековым конвейером // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы X Международной научно-практической конференции (Новочеркасск, 23 сентября 2009 г.) / под редакцией Н. И. Горбатенко, М. В. Ланкин. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2009. С. 35–37. Antal M. J. Biomass pyrolysis: a review of the literature. Part I. Carbohydratel pyrolysis // Advances in solar Energy. 2021. P. 61 - 111. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-8992-7_3
Cybulak M., Sokołowska Z., Boguta P. The influence of biochar on the content of carbon and the chemical transformations of fallow and grassland humic acids // Scientific Reports. 2021. No. 11 (1): 5698. P. 1 - 14.
Filho A.V., Kulman R. X., Janner N. N., Tholozan L. V., Felki A. R. de Almedia, Slivera da R. G. Optimization of cationic dye removal using a high surface area-activated carbon from water treatment sludge // Bulletin of Materials Science. 2021. No. 44 (1): 41. P. 1 - 8. https://doi.org/10.1007/s12034-020-02333-x Manigomba J. A., Chichirova N. D, Gruzdev V. B., Ndikumana E. Prospects for biomass energy use in the republic of Burundi // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET). 2019. Vol. 10. Iss. 01. P. 1371 - 1382.
Mettler M. S., Vlachos D. G., Dauenhauer P. J. Top ten fundamental challenges of biomass pyrolysis for biofuels // Energy Environmental Science. 2012. Iss. 7. P. 7797 - 7809.
Mo L., Xu X., Lui Z., Lui H., Lei B., Jianle Z., Guo Z., Lui Y., Hu C. Visible-light excitable thermally activated delayed fluorescence in aqueous solution from F, N-doped carbon dots confined in silica nanoparticle // Chemical Engineering Journal. 2021. Vol. 426: 130728. P. 256 - 268.
Nizam N. U. M., Hanafiah M. M., Mahmoudi E., Halim A. A., Mohammad A. W. The removal of anionic and cationic dyes from an aqueous solution using biomass-based activated carbon // Scientific Reports. 2021. No. 11 (1): 8623. P. 205 - 220. https://doi.org/10.1038/s41598-021-88084-z Rocha L. S., Sousa E. M. L., Pereira D., Gill M. V., Otero-Irurueta G., Hortigüela G. M. J., Otero M., Esteves I. V., Calisto V. Sustainable and recoverable waste-based magnetic nanocomposites used for the removal of pharmaceuticals from wastewater // Chemical Engineering Journal. 2021. No. 426. P. 115 - 127. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129974
Sadrtdinov A. R., Sattarova Z. G., Prosvirnikov D. B., Tuntsev D. V. Modeling of thermal treatment of wood waste in the gasifiers. Proceedings of 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). (Tomsk, 01 - 04 December, 2015). https://doi.org/.10.1109/MEACS. 2015.7414914
Woo H. C., Jhung S. H. Adsorptive removal of nitroor sulfonate-containing dyes by a functional metal-organic framework. Quantitative contribution of hydrogen bonding // Chemical Engineering Journal. 2021. No. 425 (3). P. 728 - 737.
Zhang B., Petcher S., Gao H. Magnetic sulfur-doped carbons for mercury adsorption // Journal of Colloid and Interface Science. 2021. No. 603. P. 728 - 737. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.06.129
Zhang W., Liu B., Yang M., Liu Y., Li H., Liu P. Biowaste derived porous carbon sponge for high performance supercapacitors // Journal of Materials Science and Technology. 2020. No. 55 (12). P. 105 - 113. https://doi.org/10.1007/s10853-019-04343-5