автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование систем обеспыливания промышленных объектов с учетом явлений переноса в гетерогенных средах

На правах рукописи

Шаптала Владимир Григорьевич

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕДАХ

(Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена на кафедре высшей математики Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова

Научный консультант: - доктор технических наук, профессор

Минко Всеволод Афанасьевич

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук, профессор

Чернышев Александр Данилович

- доктор технических наук, профессор Вальдберг Арнольд Юрьевич

- доктор технических наук, профессор Панов Михаил Яковлевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие "Проектный, конструкторский и научно- исследовательский институт "СантехНИИпроект" Госстроя РФ, г. Москва

Защита диссертации состоится г. в конференц-зале

в 14.30 на заседании диссертационного совета' Д 212.035.02 в Воронежской государственной технологической академии по адресу: 394000, г. Воронеж, проспект Революции, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГТА

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

Самойлов В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Технологические процессы в стройиндустрии, горнодобывающей, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности сопровождаются интенсивным пылевыделением, загрязняющем воздушную среду производственных помещений, атмосферу и сопредельные среды, что оказывает пагубное влияние на природу и здоровье населения, приносит большой экономический ущерб.

Многие из применяемых в настоящее время систем обеспыливающей вентиляции по своей эффективности и энергопотреблению не отвечают современным требованиям и нуждаются в замене или коренной реконструкции. Перспективным направлением модернизации обеспыливающей вентиляции является устройство комплексных систем обеспыливания, рационально сочетающих различные подсистемы и технические средства борьбы с пылью. В виду сложности комплексных систем обеспыливания, большого числа переменных и ограничений, неполноты и вероятностного характера исходной информации, разработка этих систем,воз-можна лишь на основе достаточно полных математических моделей, реализуемых с помощью ЭВМ в виде вычислительных экспериментов.

Используемые в настоящее время математические модели процессов обеспыливания, как правило, основаны на уравнениях материального баланса или упрощенных теоретических представлениях о движении потоков газовзвеси. Они недостаточно учитывают аэродинамические свойства газодисперсных потоков, физико-механические особенности взвешенных частиц и турбулентное перемешивание дисперсной фазы. Эти модели описывают свойства объектов в узком диапазоне изменения параметров, поэтому они не могут быть использованы для поиска оптимальных вариантов комплексных систем обеспыливания. Необходимы более полные и адекватные математические модели, основанные на совместном рассмотрении аэродинамики потоков азовзвеси и происходящих в них явлений тепломассопереноса.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности темы исследований, направленных на решение проблемы построения и изучения математических моделей процессов обеспыливающей вентиляции и очистки запыленных выбросов.

В диссертации приведены результаты научных исследований, выполненных в 1976 - 2004 гг. на кафедре высшей математики, в лабораториях вентиляции и очистки воздуха и механики аэрозолей при кафедре теплогазоснабжения и вентиляции БелГТУ в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ, комплексными программами "Человек и окружающая среда", координационными планами научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ в области охраны труда и защиты окружающей среды в промышленности строительных материалов, а также в рамках межвузовской научно-технической программы "Строительство и архитектура" по теме "Разработка методологиче-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ских основ, технических условий и рекомендаций по реконструкции и модернизации обеспыливающей вентиляции производственных помещений" (1995-1997 гг., № гос. per. 01950000252) и госбюджетной.НИР "Исследование процессов и развитие теории комплексного обеспыливания воздуха с целью минимизации негативного воздействия пылевого загрязнения на окружающую среду и человека" (1998 - 2000 гг., № гос. per. 01990005602).

Цель работы. Разработка методологии построения, исследования, численной и программной реализации математических моделей систем обеспыливания промышленных, объектов, обеспечивающих решение научно-технических задач по снижению пылевого загрязнения производственной среды.

Указанная цель достигается путем решения следующих задач:

- разработка методологии формирования математических моделей обеспыливания промышленных объектов на основе фундаментальных положений механики аэрозолей, уравнений аэродинамики и тепломассопереноса в гетерогенных средах;- разработка методик построения, анализа и применения математических моделей основных технических средств обеспыливания производственной среды;

- разработка методов проведения и анализа результатов экспериментальных и опытно-промышленных исследований систем обеспыливающей вентиляции, позволяющих идентифицировать параметры математических моделей и проверить их адекватность;

- разработка методики исследования математических моделей комплексных систем обеспыливания производственных помещений;

- разработка алгоритмического и программного обеспечения для численной реализации математических моделей процессов и систем обеспыливания;

- разработка и внедрение расчетных методик, технических решений и рекомендаций по обеспыливанию производственной воздушной среды.

Основная идея работы заключается в системном подходе к моделированию обеспыливания производственной среды, согласно которому все применяемые для этого технические средства и мероприятия рассматриваются как звенья единой системы, анализируются на основе единых модельных представлений, что позволяет разработать алгоритмы взаимосвязанного расчета и оптимизации всего комплекса средств обеспыливания.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, вычислительной аэродинамики, уравнения механики гетерогенных сред, методы статистической обработки результатов экспериментов и натурных обследований.

На защиту выносятся:

- методология построения математических моделей систем обеспыливающей вентиляции и очистки запыленных выбросов, основанная на анализе свойств

аэродисперсных систем, аэродинамики несущей среды и процессов тепломассо-переноса;

- результаты математического моделирования физико-механических свойств промышленных аэрозолей;

- методики построения, исследования и применения математических моделей основных элементов и подсистем обеспыливающей вентиляции;

- методы планирования лабораторных и промышленных экспериментов, идентификации параметров и проверки адекватности математических моделей по данным натурных измерений;

- принципы формирования и исследования свойств математических моделей комплексных систем обеспыливания производственных помещений;

- разработанные на основе результатов математического моделирования .уточненные методики расчета систем обеспыливающей вентиляции и новые технические средства обеспыливания промышленных объектов;

- методы проведения вычислительных экспериментов и оптимизационных расчетов, алгоритмы и комплекс программ для их реализации, структура математического обеспечения исследований обеспыливающей вентиляции.

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты:

- разработаны методологические подходы к построению математических моделей процессов обеспыливания производственной воздушной среды, отличающиеся учетом специфических свойств промышленных аэрозолей, совместным рассмотрением аэродинамики газодисперсных потоков и явлений тепломассоперено-са в двухфазных средах;

- осуществлено математическое моделирование физико-механических и аэродинамических свойств дисперсной фазы аэрозолей, в результате которого получены новые выражения для функции распределения частиц по размерам, коэффициентов формы и турбулентной диффузии частиц;

- выполнено математическое моделирование осаждения частиц слипающихся пылей в полях центробежных и электрических сил, отличающиеся совместным рассмотрением процессов движения, зарядки и коагуляции частиц;

- предложен метод имитационного моделирования систем обеспыливания, отличающийся совместным учетом упорядоченного переноса и турбулентного перемешивания частиц;

- разработан метод определения производительности и эффективности местных отсосов от укрытий пылевыделяющего оборудования, отличающийся учетом диффузионного рассеивания частиц;

- предложен метод идентификации параметров математических моделей обеспыливающей вентиляции производственных помещений, отличающийся анализом результатов натурных исследований ее нестационарных режимов;

- создана методика построения и исследования математических моделей ком-

плексных систем обеспыливания производственных помещений, отличающихся

рассмотрением диффузионного выноса пыли из аспирационных укрытий, учетом поверхностного пыления и неоднородности распределения концентрации пыли. В рамках моделей решена задача минимизации энергозатрат.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- на основе методологических принципов построения и применения математических моделей систем обеспыливающей вентиляции разработаны методики их уточненного расчета и оптимизации, которые применяются в практике работы проектного института Центрогипроруда (г. Белгород);

- рекомендации, выводы и научные результаты работы использованы при разработке нормативных материалов по проектированию обеспыливающих систем;

- по результатам теоретических исследований разработаны технические решения, направленные на повышение эффективности и снижение энергоемкости систем местной вытяжной вентиляции и очистки запыленных аспирационных выбросов, которые внедрены при создании новых и реконструкции действующих систем обеспыливания на предприятиях строй индустрии (ЗАО "БелЦемент"), машиностроения (ОАО "Белэнергомаш") и горнодобывающей промышленности (горнообогатительные комбинаты КМА);

- внедрение результатов исследований позволяет снизить энергоемкость обеспыливающих систем на 20-25 % при существенном снижении запыленности вентиляционных выбросов;

- разработан комплекс прикладных программ для моделирования, расчета и оптимизации технических средств обеспыливающей вентиляции и газоочиски, который может быть использован при разработке систем их автоматизированного проектирования, контроля и управления;

- результаты выполненных исследований использованы при разработке курсов лекций, трех учебных пособий и десяти выпусков методических указаний по дисциплинам "Промышленная вентиляция и пневмотранспорт", "Аэродинамика вентиляции и механика аэрозолей", "Компьютерное моделирование систем теплога-зоснабжения и вентиляции", "Теоретические основы САПР" для подготовки инженеров по специачьностям 170509 - машины и оборудование промышленной экологии и 290700 - тешюгазоснабжение и вентиляция.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях Белгородского технологического института строительных материалов (1981-1991 г.г.); семинаре кафедры техники высоких напряжений и проблемной лаборатории сильных электрических полей Московского энергетического института (Москва, 1982 г.); Всесоюзной конференции "Очистка газовых выбросов от пыли на предприятиях различных отраслей промышленности" (Москва, 1983 г.); заседаниях зонального семинара Приволжского Дома научно-технической пропаганды (Пенза, 1985 — 1987); V Всесоюзной

конференции "Аэрозоли и их применение в народном хозяйстве" (Юрмала , 1987); международной конференции "Интенсификация подъемно-транспортных и строительных машин" (Казанлык, НРБ, 1988); IV Международной конференции по пневматическому транспортированию (Будапешт, 1990); Республиканской конференции "Научные достижения в строительстве и внедрение их результатов" (Вильнюс, 1990); Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности" (Ростов - на -Дону, 1991); Второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994); Международном конгрессе "Экологическая инициатива" (Воронеж - РФ, штат Канзас- США, 1996); Международной научно-технической конференции "Высокие технологии в экологии" (Воронеж, 1998), Международных конференциях в БелГТУ, (Белгород, 1994-2002).

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации изложены в 85 научных работах, из которых 32 - основополагающих, в том числе монография, 3 учебных пособия, 3 авторских свидетельства и патент РФ, 14 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, заключения, списка использованной литературы из 308 наименований, 95 рисунков, 30 таблиц и приложения. Общий объем работы - 356 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и дана ее общая характеристика.

В первой главе рассмотрено состояние проблемы обеспыливания производственной воздушной среды, приведен анализ методов математического моделирования источников пылевыделения, свойств промышленных пылей и наиболее распространенных средств и систем обеспыливания (рис. 1).

В настоящее время обеспыливающая вентиляция остается основным средством локализации пылевыделений и нормализации производственной воздушной среды при переработке сыпучих материалов в различных отраслях промышленности, поэтому разработка новых энергосберегающих технологий обеспыливания является важной научно-технической проблемой. Методологической основой ее решения являются фундаментальные положения механики гетерогенных сред, вычислительной аэродинамики, математического и компьютерного моделирования, развитые в трудах О.М. Белоцерковского, В.В. Кафарова, Г.И. Марчука, Е.П. Медникова, Р.И. Нигматулина, А.А. Самарского, А.Д. Чернышева, Н.А. Фукса и других, а также результаты исследований в области обеспыливания воздушной среды, полученные в работах А.Ю. Вальдберга, Ю.Г. Грачева, Л.С. Клячко," П.А. Коузова, В.А. Минко, А.И. Пирумова и других.

Анализ литературных источников показывает, что несмотря на большое разнообразие применяемых моделей- обеспыливающей вентиляции и ряд основополагающих результатов, полученных в этой области, многие вопросы теории обеспыливания изучены недостаточно. Так, в применяемых моделях процессов обеспыливания воздушной среды не учитывается процесс турбулентной диффузии частиц. Не полностью изучены особенности построения математических моделей физико-механических свойств промышленных аэрозолей. Недостаточно разработаны методы проведения вычислительного эксперимента, идентификации параметров и проверки адекватности математических моделей систем обеспыливания по данным натурных измерений.

Практика показывает, что проблема обеспыливания производственной воздушной среды может быть решена лишь при рациональном сочетании различных мероприятий и технических средств, направленных на снижение технологических пылевыделений, вентиляцию производственных помещений, очистку и рассеивание запыленных выбросов. В связи с этим актуальной и к настоящему времени не решенной является задача формирования и исследования математических моделей комплексных систем обеспыливания.

На основании аналитического обзора литературных данных и в соответствии с поставленной целью формулируются основные задачи исследований и приводятся методы их решения.

Вторая глава посвящена разработке основных положений методологии построения математических моделей процессов обеспыливающей вентиляции. Действие всех технических средств и систем обеспыливания воздушной среды основано на единых базовых процессах управляемого перераспределения концентрации частиц пыли и их осаждения, что позволяет описывать их в рамках единой обобщающей модели. Эта модель включает в себя основные понятия механики аэрозолей, уравнения аэродинамики, тепломассопереноса и имеет блочно-иерархическую структуру (рис. 2).

Рис. 2. Структура обобщающей математической модели процессов обеспыливаия производственной воздушной среды

Одним из основных допущений модели является рассмотрение слабозапы-ленных потоков, в которых влиянием дисперсной фазы на движение несущей воздушной среды можно пренебречь. При больших значениях числа Рейнольд-са осредненное движение воздушных потоков в их основной части близко к потенциальному. Поэтому они с достаточной для инженерных приложений точностью могут быть исследованы в прибли-

_ в производственном помещении.

жении идеальной жидкости. Для многих

практически важных случаев поле скоростей воздушных течений можно получить

Рис. 3. К моделированию течений воздуха

путем непосредственного решения уравнения Лапласа для потенциала скорости или функции тока при соответствующих граничных условиях. Потенциальные течения воздуха в прямоугольных областях с произвольным расположением приточных и вытяжных проемов исследованы с помощью метода Фурье. Например, широко распространенное в системах промышленной вентиляции течение, схема которого показана на рис. 3, описываются соотношениями:

Особенностью данного метода моделирования воздушных течений является зависимость скорости сходимости решения от гладкости граничных условий: коэффициенты рядов убывают со скоростью 1 /и где к - число непрерывных производных функций, определяющих граничные условия. Соотношения (1) применялись для исследования в явном виде влияния конструктивно-режимных параметров на распределение воздушных потоков в проточных элементах систем обеспыливающей вентиляции.

При малых и умеренных числах Рейнольдса движение воздушных потоков в ограниченных объемах с тепловыделениями сопровождается крупномасштабными циркуляционными течениями, которые не могут быть исследованы в рамках потенциального приближения. Для математического моделирования неизотермических течений применялась схема уравнений Навье-Стокса в приближении Буссинеска-Обербека, неразрывности и теплопереноса:

(2)

где - коэффициенты эффективной вязкости и теплопроводности, - коэф-

фициент объемного расширения, - ускорение силы тяжести, - плотность интенсивности выделения теплоты. После перехода к переменным вихрь скорости

П и функция тока ¥ эта система уравнений для стационарных течений принимает вид:

дУ' дХ' ЭГ

дУ' дХ'

дх'дУ' 'дх'дУ'

_1_ Яе

д22

дгг

е2р

Э2F

= -г

дХ' 8УЛ

х

НЯ

где: Х = — = = —,£/, = —,/* =

" " ' ц 1 п ' 2

и.

ЯеРг

и.,

дХ1 дУ'

^аг2 еу2

J_8Т_ Рг дХ

+от

(3)

V

ил

и.

нби6

2 — -

т=-

<зт =

■ 8тнб РоСРибТ6

; Не, и6, Те - базисные значения (масштабы) координат, скоро-

сти и температуры, Яе = ^бЯбД'е; = Рг = ^РбСр//1с - числа Рей-

нольдса , Фруда и Прандтля, которые являются параметрами задачи. В рамках модели изотропной и однородной турбулентности параметры Яе и Рг считаются постоянными во всей расчетной области (в условиях промышленной вентиляции 100, Рг =0.8).

Уравнения (3) дополняются граничными условиями для всех вычисляемых величин на непроницаемых поверхностях, в приточных и вытяжных проемах. Для численного анализа задачи использовались консервативные монотонные конечно-разностные схемы второго порядка аппроксимации. Близкие по структуре разностные уравнения переноса завихренности и теплоты решались с помощью явного релаксационного алгоритма:

с1ч.Мк]Сч++++

С4)

+ кМ-

Щ Щ

где / = {О,Г}; к, М, N - постоянные коэффициенты, выражающиеся через параметры задачи; л|^ Г>[ - известные сеточные функции, выражающиеся через функцию тока, qf— параметры релаксации. Разностное уравнение Пуассона для функции тока решалось методом последовательной верхней релаксации:

г/;1

;Ч2

(5)

Релаксационная процедура распространялась также на граничные разностные условия. Путем подбора в ходе вычислительных экспериментов соответствующих значений параметров релаксации достигалась устойчивость и удовлетворительная скорость сходимости итерационного процесса при любых шагах сетки. Так на равномерной сетке /// = Н] = 1/28 в области значений критериев Яе = 100, оптимальными являются следующие значения параметров релаксации: 1.25, Ц/— 1.75, Цт~ 1.5. В вычислительных экспериментах исследовались условия возникновения циркуляционных течений, их форма и размеры. Результаты вычислений качественно и количественно согласуются с опытными данными В.В. Батурина и В.И. Ханжонкова (рис. 4).

Рис. 4. Течения воздуха в вентилируемых объемах, полученных в результате моделирования: 1 - численного, 2 - натурного.

Поведение запыленных потоков во многом определяется физико-механическими свойствами дисперсной фазы. Промышленные пыли всегда полидисперсны, поэтому важным элементом математического описания физико-механических свойств промышленных пылей являются аналитические выражения для функций распределения частиц по размерам. Установлено, что дисперсные составы ненарушенных, т.е. не подвергавшихся инерционной или аэродинамической классификации пылей и порошков могут быть описаны единой четырех-параметрической функцией распределения, обобщающей логарифмически-нормальное распределение, в том числе и с переменной дисперсией, и распределение Свенсона-Авдеева:

где Г(С) — неполная и полная гамма-функции, 1 = ЬЗ, 6 - размер час-

тиц, а параметры -идентифицируются по опытным данным с

помощью специально разработанной программы.

Для математического описания дисперсного состава пылей, подвергшихся механическим или аэродинамическим воздействиям, применялась локальная аппроксимация функций распределения на отдельных частях отрезка .£тах 1 сплайнами второй и третьей степени.

Твердые частицы промышленных аэрозолей имеют несферическую форму. Сила аэродинамического взаимодействия частиц неправильной формы с потоками воздуха зависит от их размеров, формы, режима обтекания и характеризуется коэффициентом формы:

где Кк< = 4 S^lftS*, К=C/CD , S„v - площадь наибольшего поперечного сечения частицы, - ее эквивалентный размер, - коэффициенты аэродинамического сопротивления частицы и шара такого же объема. Для переходной области (0.05 < Rep <2000) путем статистической обработки экспериментальных данных найдена зависимость динамического коэффициента формы от числа Рейнольд-са и геометрического коэффициента формы

1-

1

(1.4 + 0.304 Re"466)

(7)

s У

Геометрические характеристики несферических частиц приближенно рассчитывались путем аппроксимации их формы с помощью геометрических тел: эллипсоидов вращения (для округлых частиц) и многогранников (для угловатых частиц) (рйс.5).

Например, для округлых вытянутых частиц ¿¡у «I ):получим:

(8) (9)

где - коэффициенты неизометричности, 81,2.3- характерные

размеры частиц. Подобным образом выведены аналитические выражения для ко-

эффициентов формы и других классов частиц: округлых сплющенных, округлых изометрических, угловатых. Коэффициент формы частиц реальных пылей определяется как средневзвешенное значение коэффициентов формы входящих в них отдельных классов частиц.

На эффективность систем обеспыливающей вентиляции существенное влияние оказывают процессы коагуляции частиц, ведущие к их укрупнению. Из условия сохранения массы дисперсной фазы выведена система уравнений, описывающая увеличение среднего размера частиц в результате снижения их счетной концентрации п:

где к - результирующая константа коагуляции, равная сумме констант, связанных с различными ее механизмами.

Выведены уточненные выражения для констант градиентной и турбулентной, коагуляции, учитывающие особенности протекания процесса коагуляции в стесненных пылегазовых потоках. Исследована электрическая интенсификация коагуляции частиц силикатных пылей. Наложение на поток запыленного газа сильного электрического поля приводит не только к возникновению электрической коагуляции, но и к существенному усилению кинематической коагуляции, связанной с относительным движением частиц различных размеров под действием электрических сил.

Поведение грубодисперсных аэрозолей в основном определяется динамикой движения одиночных частиц под действием аэродинамических и внешних сил. С учетом процесса коагуляции, в результате которого масса частиц непрерывно возрастает, уравнения их движения принимают вид:

где /"V — равнодействующая внешних сил (кроме силы тяжести), действующих на частицу.

Эти уравнения необходимо решать совместно с уравнениями (10). Таким образом, процессы упорядоченного движения и коагуляции частиц взаимосвязаны: изменение размера и массы частиц непосредственно влияет на их аэродинамические свойства и динамику, с другой стороны, движение частиц определяет продолжительность их пребывания в зоне коагуляции, а значит, и степень их укрупнения. Существенная интенсификация процесса укрупнения тонкодисперсных частиц происходит при наложении на аэрозоль сильного электрического поля. Система уравнений движения, коагуляции и кинетики зарядки частиц в заданном аэродинамеческом поле и (г) и электрическом поле коронного разряда имеет вид:

(10)

ду ЪФСвр\У-У\{У-и)

& 4р8

гр е

Здесь рр — плотность частиц, q\2- ударная и диффузионная составляющая заряда частиц, р1 - плотность объемного заряда ионов, к„ Д - коэффициенты подвижности и диффузии ионов. Система нелинейных дифференциальных уравнений (12) решалась численно методом Рунге-Кутта. При этом устойчивость решения и необходимая его точность достигались выбором достаточно малого шага интегрирования - время динамической релаксации частиц,

- коэффициент динамической вязкости воздуха.

Детерминированный подход к математическому моделированию движения дисперсной фазы промышленных аэрозолей применим лишь к относительно крупным (инерционным) частицам. Метод траекторий не учитывает стохастических возмущений движения тонкодисперсных частиц со стороны турбулизован-ной воздушной среды, приводящих к размыванию их траекторий. Имитационное моделирование движения частиц в турбулентных воздушных потоках выполнено на основе метода Монте-Карло путем представления движения частиц как чередования их упорядоченных перемещений в соответствии с уравнением (11) и рассеяний на турбулентных пульсациях несущей среды, параметры которых случайным образом разыгрываются с помощью соотношений:

х' = Х + 1СОБ 0, У'=рУхСО50, в = 2тгу у' = у + Ытв, Гу=рУуытв, 1 = -М\пу

(13)

где - случайные величины угла рассеивания и смещения частиц, -

среднеквадратическое смещение частиц под действием турбулентных пульсаций, р й I - коэффициент рассеивания, у б (0;1) - генерируемое ЭВМ псевдослучайное

число. Влияние турбулентных пульсаций воздуха на движение частиц, показано на рис. 6.

Важной характеристикой газодисперсных потоков является распределение концентраций дисперсной фазы. Поля концентрации частиц исследовались в рамках модели квазисплошной среды из движущихся частиц. Распределение концентрации грубодисперсной пыли рассчиты-

валось путем интегрирования уравнения неразрывности "аэрозольной" жидкости по траекториям движения частиц. Распределение мелких частиц, существенно зависящее от турбулентных пульсаций несущих потоков воздуха, рассматривалось на основе уравнения конвективной диффузии в приближении однородной изотропной турбулентности:

(14)

где V = 11 + - скорость дисперсной фазы, - скорость осаждения частиц, ge -

плотность интенсивности выделения пыли. Для вычисления коэффициента турбулентной диффузии частиц в проточных объемах систем обеспыливающей вентиляции путем статистической обработки экспериментальных данных выведено со-

=1///(1 + 0-286®) (15)

где Б(к = гС/// - число Стокса.

Для стационарных распределений концентрации частиц уравнение (14) можно представить в виде

где С = С/Сб , - число Шмидта

Поле концентрации частиц в плоских потоках воздуха рассчитывалось путем численного решения уравнения (16) совместно с уравнениями аэродинамики и теплопереноса (2) с помощью явного релаксационного алгоритма (4, 5). Особенностью данного алгоритма является параллельное вычисление концентрации частиц, температуры, фунцкии тока и вихря скорости на каждом итерационном слое.

Исследуемая модель распределения концентрации частиц в рамках одно- и двумерных приближений допускает частные аналитические решения, которые позволяют с достаточной для инженерной практики точностью решать некоторые задачи обеспыливания. Например, если через горизонтально расположенный слой высотой Н сверху вниз со скоростью и проходит поток воздуха с концентрацией частиц а внутри слоя происходит равномерное выделение пыли с интенсивностью g, то в нем устанавливается стационарное распределение концентрации частиц:

(17)

где У = у1Н, с^^н + исл^+и), С2=ёН/{У,+и), Ре^У^/О^

- диффузионное число Пекле, У1 — скорость осаждения частиц.

Третья глава посвящена разработке методик построения математических моделей основных средств локализации технологических пылевыделений: систем

аспирации и воздушно-струйных ограждений. На основе системы дифференциальных уравнений, описывающих одномерный стационарный двухфазный поток сыпучего материала и воздуха, предложена модель эжекции воздуха в вертикальных закрытых желобах при повышенных объемных концентрациях .твердой фазы. Разработан алгоритм численной реализации модели. В области значений объемной концентрации дисперсной фазы уравнения модели решаются в квадратурах и приводят к соотношениям, определяющим массовый расход эжекти-руемого воздуха ф:

где Р - площадь сечения желоба, <р = и{Ук - коэффициент скольжения фаз, и - среднерасходная скорость воздуха, п = У„/Ук, V, - начальная и конечная скорость движения сыпучего материала, АД,Б - коэффициенты, выражающиеся через параметры системы и характеристики взаимодействующих фаз. Соотношения (18) позволяют более точно назначать объемы аспирации перегрузочных узлов.

Важной задачей математического моделирования местной вытяжной вентиляции является прогнозирование концентрации и дисперсного состава аспири-руемой пыли в зависимости от физико-механических свойств сыпучего материала, конструктивных и режимных параметров укрытий. Эти зависимости, найденные с помощью метода - траекторий,

имеют вид: С = С„

(19) (20)

где ¿{¿1)=1-ё12/%(1 + а)/18рНи,

51 - средний размер частиц ьой фракции, 1 — длина укрытия, а — ширина пы-леприемной воронки, - от-

носительные доли фракций пыли в укрытии и аспирируемом воздухе.

Разработана методика построения математических моделей

рециркуляционных систем аспирации (РСА) (рис. 7) на основе законов Кирхгофа и найденных в работе закономерностей эжекции воздуха потоком сыпучего материала. Полученная таким образом система не-

линейных уравнений исследовалась численно с помощью метода Ньютона. Были найдены аэродинамические режимы работы РСА при которых значительная часть аспирируемого воздуха циркулирует внутри системы. Численный анализ модели с учетом эжекционного напора показывает, что применение рециркуляции воздуха позволяет снизить объем запыленных аспирационных выбросов на 20-30 %.

Отдельный класс аспирационных укрытий образуют локализующие укрытия диффузионных источников тепло- и пылевыделений. Основу математического моделирования работы таких укрытий составляет система уравнений Навье-Стокса в приближении Буссинеска-Обербека, неразрывности, теплопереноса (2) и конвективной диффузии частиц пыли (14). Численная реализация этой модели с помощью алгоритма (4,5) позволила найти поля скоростей воздушных течений, распределения концентрации пыли и температуры в помещении и внутри укрытия и на этой основе исследовать процесс турбулентной диффузии пыли из укрытия в помещение и вынос пыли в аспирационную сеть. Установлено, что относительная доля частиц, уносимых вместе с аспирационным воздухом, с увеличением объема вытяжки монотонно возрастает (рис.8, 1), а изменение диффузионного потока пылкгизукрытия"носитнемонотонный характер (рис. 8, 2), что объясняется увеличением интенсивности пылеобразования и усилением турбулизации воздушной среды внутри укрытия. По известной интенсивности выделения пыли, ее дисперсному составу и фракционным коэффициентам выноса пыли выполнен уточненный расчет концентрации и дисперсного состава пыли в отсасываемом воздухе, что позволило определить область применимости аналитических соотношений для этих характеристик (19,20).

О 25 0 65 1 45 2 05 о 25 0 85 1 45 2 05

' 2

Рис. 8. Зависимость коэффициента пылеуноса в аспирационную сеть (1) и диффузионного потока пыли из укрытия в помещение (2) от расхода отсасываемого воздуха (5 = 30 мкм).

В случае, если устройство местной вытяжной вентиляции затруднительно по технологическим или иным производственным причинам, для локализации пылевыделений могут использоваться воздушно-струйные ограждения. Для исследования условий надежной работы этих устройств на основе интегрального метода выполнено математическое моделирование взаимодействия плоской струи с однородным сносящим потоком, в результате которого происходит искривление оси

струи, изменение ее толщины и профиля осредненной скорости. Основные уравнения модели имеют вид:

— = £(IV - /? sin p)sin <р

at

p)sin <p +■—(¿i +¿2)— sin2p (21)

at 2 dt

i~ = - p sin p)cos?> +—Л cos2 <p of 2

где i, I - относительные (безразмерные) импульс струи и ее расход, /? = W¡Uq , W - скорость сносящего потока, U¡¡ - скорость истечения струи, <р - угол наклона оси струи, t = 5/2¿q , Е = 0.044, be, - полуширина приточной щели. Система уравнений (21) решалась с начальными условиями: г|/=0=1, /|,=0= 1,<2>|,=0=|?>0 методом Рунге-Кутта.

Путем обработки экспериментальных данных, полученных в ЦАГИ (рис. 9) найдено значение основного параметра модели - коэффициента аэродинамического сопротивления элемента струи X = 0.42.

Четвертая глава посвящена исследованию математических моделей формирования осадочной запыленности производственных помещений и процессов вакуумной пылеуборки их поверхностей. Основной причиной пылевого • загрязнения поверхностей в помещениях при переработке сыпучих материалов является гравитационное осаждение выделяемой пыли, интенсивность которого зависит от распределения концентрации взвешенных частиц, их физико-механических свойств и схемы организации воздухообмена помещения. Плотность потока осаждающихся частиц средних и крупных размеров имеет вид: q-VsC (22)

где - среднемассовая скорость осаждения полидисперсной пыли,

ADf - относительная доля 1-ой фракции взвешенной пыли, С - концентрация пы-

Рис. 9. Форма оси и границ струи, истекающей в сносящий поток ({зо ■ 0; /? » 0.2;-расчет; о - экспериментальные данные).

Рис. 10. Силы, действующие на частицу осевшей пыли

ли в зоне осаждения. Скорости осаждения несферических частиц произвольных размеров определяются численно из уравнения

... У, Яе Ь)ртЯ _ 5 р У

где Цг = -2---,V = ' , И.е = ' г '

м 18// • ' //

Установлено, что во взвешенной пыли, по сравнению с осажденной, существенно возрастает доля мелкодисперсных частиц. Соответствующее изменение дисперсного состава пыли определяется соотношением:

Концентрацию пыли в зоне осаждения в первом приближении можно оценить с помощью соотношения С = %С, где С - усредненное по высоте помещения значение концентрации, X - коэффициент неоднородности. Величина коэффициента ^оценивалась с помощью аналитического соотношения, описывающего распределение концентрации пыли в однородном турбулентном потоке воздуха, распространяющемся со скоростью и в плоском канале высотой Я:

Ь 2 (в~<\)х

2(х)-1 V/ Х> Ч

+ 2*}

где х = х Н, а = иН/Ю^, Ъ = , ск = ^а2 + А2 + , - корни урав-

нения 1&к -Ь2\

Необходимым условием вакуумной пылеуборки поверхностей является аэродинамическое диспергирование пылеотложений, представляющее собой перемещение частиц в горизонтальном направлении в зону наибольшей скорости

всасывания с последующим отрывом частиц от поверхности и их переходом в аэрозольное состояние. Из условий отрыва частиц от твердой поверхности (рис. 11):

Ртр<РЛ>Рад+Р<РП (25)

и выражений для силы лобового давления и подъемной силы выведены уравнения для определения критических значений составляющих скорости, всасывающего потока, необходимых для перемещения и отрыва частиц от убираемой поверхности. Для сравнительно мелких округлых частиц

1'

Рис. 1!. Схема пылесосного насадка с задней стенкой (щеткой)

отрыва частиц от убираемой поверхности. Для сравнительно мелких округлых частиц (5 55 20 МКМ, Ф « 1) и обычных условий пылеуборки можно получить приближенные аналитические решения этих уравнений:

(26)

и"/= 1.1 Ы0"45

-4 с1.7

и"! = 6.14-10~4<?''7| 1 +

100

,2.13

(27)

где размер частиц задается в мкм.

Математическая модель рабочего процесса пылеуборочного насадка включает в себя аналитические выражения для спектра всасывания, уравнения для предельных значений составляющих скорости всасывающего потока, а также новый критерий эффективности пылесосного насадка - коэффициент полезного использования всасываемого воздуха:

• цтах

(28)

где Рт - площадь убираемой поверхности при фиксированном положении насад-

ка,

- наибольшее значение вертикальной составляющей всасывающего по-

тока на границе пограничного слоя, Ь — объемный расход всасываемого воздуха. Аналитические выражения критерия К для щелевидного насадка с задней стенкой (щеткой) (рис. 11) имеет вид:

/

А

ни? 1--

1Х

21,

ти7

(29)

где Ь\ -линейный расход всасываемого воздуха.

В результате исследования предложенной математической модели установлено, что возрастание эффективности пылеуборочного насадка сопровождается более быстрым увеличением его гидравлического сопротивления, что свидетельствует о существовании оптимального режима работы системы вакуумной пыле-уборки поверхностей по критерию удельных энергозатрат."

Важным процессом вакуумной пылеуборки поверхностей является транспортирование пылевоздушной смеси трубопроводам.

Основными задачами математического моделирования этого процесса является определение оптимальной скорости транспортирования и величины потерь давления, связанных главным образом с соударениями частиц

со стенками трубопровода:

где - массовая концентрация твердой фазы, Д^ - усредненная величина потерь энергии частицы на единице длины трубопровода. Для определения величины ДИ^ разработан метод моделирования пространственного движения частиц в

трубопроводах произвольной пространственной ориентации, учитывающая винтовое движение (крутку) воздушного потока, наличие пограничного слоя, столкновения частиц со стенками трубопровода (рис. 12), в результате которых возникает их интенсивное вращение, приводящее к появлению дополнительных аэродинамических сил - сил Магнуса и Сафмена. Для компьютерной реализации модели разработана специальная программа, с помощью которой выполнено численное исследование движения частиц, установлено влияние свойств дисперсной фазы, а также геометрических и режимных факторов пневмотранспортирования на величину потерь давления. Так, при движении двухфазного потока с массовой концентрацией твердой фазы с частицами размером мкм в горизон-

тальной трубе диаметром 5 см со скоростью 20 м/с на участке длиной 25 м частица пыли имела в среднем 32 соударения, совершив при этом не более 4 оборотов вокруг оси трубы. В результате соударений угловая скорость частицы изменялась от 22-27 до 67-77 1/с. Установлено, что в пристенной зоне определяющее влияние на движение частиц оказывают силы Магнуса и Сафмена. Потери давления двухфазного потока оказались равными 146.3 Па/м.

Пятая глава посвящена вопросам математического моделирования процессов центробежной очистки вентиляционных выбросов от налипающих пылей. Важнейшей составляющей моделирования центробежной сепарации частиц является исследование аэродинамических свойств пылеуловителей. Ввиду исключительной сложности движения турбулентных закрученных потоков и отсутствия их точного теоретического описания, обоснован метод экспериментально-аналитического моделирования вихревых потоков. Согласно этому методу математическая модель распределения составляющих скорости воздуха должна не только отражать все характерные особенности их эмпирических профилей, но и удовлетворять основным законам сохранения, прогнозируя наиболее важные для центробежной сепарации пыли характеристики потока с определенным запасом. Для аппроксимации опытных данных используются гладкие и негладкие кусочно-степенные функции, коэффициенты которых определяются с помощью законов сохранения и граничных условий. Так, аппроксимации распределений окружной и осевой скорости воздуха в кольцевом канале циклона имеют вид:

ял науамстуиБ на

(32)

подслоя, г-г —радиус цилиндрической частициклона, 1}ц - средняя скорость воздуха в поперечном сечении (плане) циклона. При Я„ — 0.95, п — 0.8, = 0.59 параметры соотношений (31) принимают значения К = 6.83, и*.! = 1.66. Аналогичные представления скоростных полей получены и для других частей циклона - камеры и выхлопной трубы.

Фракционная степень центробежной очистки воздуха от слипающихся пылей определялась на основе метода Дейча, который позволяет учитывать влияние конструктивных и режимных патметшв на эффективность циклонного процесса:

где гд, И0 - высота осадительной поверхности и ее средний радиус,, вычисляемый через основные геометрические параметры циклона, - усредненная ско-

рость осаждения частиц размера - коэффициент неоднородности распре-

деления концентрации частиц в радиальном направлении, Ь - объемный расход очищаемого воздуха. Результаты численного определения усредненной скорости осаждения частиц на основе уравнений их движения в вихревом потоке воздуха для циклона ЦН-11 обобщены в виде:

У0{51)= 43.№1ШЦ (33)

Приближенное соотношение для коэффициента неоднородности распределения, концентрации пыли в осадительном промежутке получено в результате рассмотрения вращения замкнутого объема аэрозоля. Для циклона ЦН-11 это соотношение имеет вид:

(34)

Здесь 0=0^/^1/,,, Б^^ЙтС/,,/^, г

- время релаксации частиц.

Разработан метод математического моделирования роста пылевых отложений при центробежном улавливании налипающих пылей. В основу метода поло-

жены уравнения инерционной сепарации частиц и соотношения, описывающие изменения геометрии пылевоздушного тракта в результате его залипания. Результаты численного анализа модели использовались при разработке методики расчета конструктивно-режимных параметров уловителя налипающих иылей, в том числе продолжительности межрегеиерационного периода его работы.

Одним из направлений интенсификации центробежного пылеулавливания является применение сильных электрических полей как для предварительной зарядки и коагуляции пыли, так и для повышения эффективности осаждения частиц в самих аппаратах. Разработаны принципы математического и компьютерного моделирования поведения аэрозолей в полях центробежных и электрических сил на основе уравнений движения частиц, их зарядки и коагуляции (13). Построены математические модели ионизаторов и электроциклонов, отличающиеся применяемыми системами электродов и способами их расположения. Найденные в результате проведения вычислительных экспериментов зависимости эффективности улавливания частиц от парамеаров аппаратов и свойств аэрозолей подтверждены экспериментально и использовались при разработке методик расчета комбинированных пыле- и каплеуловителей.

Шестая глава посвящена разработке методики моделирования общеобмен-

:п

1

Рис.13. Линии тока воздуха (1) и линии постоянных температур (2) при вентиляции цеха обжига железорудных окатышей

Рис. 14. Распределение концентрации пыли внутри помещения выбивного отделения литейного цеха (1 - С <С пл« ,2 -С= (5 - 10)С „.и. 3-С -(10-20)С,„ц.4- С>20С„„„)

п

однородность распределения концентрации пыли и температуры, а также воз-

можность существования крупномасштабных циркуляции, приводящих к обра-

юванию асчойных зон. Модель движения воздушных потоков, распределения концентрации вредных примесей температуры в производственных помещениях рафаботана на основе уравнений Навье-Стокса, теплопереноса (2) и конвективной диффузии дисперсной фазы аэрозоля (14). Па основе модели выполнен численный анализ смешанного воздухообмена конкретных производственных помещений (рис. 13, 14) что позволило найти рациональные технические решения по орган^ации их общеобменной вентиляции.

Внутренняя и внешняя воздушные среды неразрывно связаны между собой потоками воздуха, примесей и теплоты, поэтому исследование одной их них предоставляет данные, необходимые для исследования другой. Так, зная интенсивность и расположение пылевыбросов, а также внешние метеорологические условия, можно рассчитать распределение концентрации пыли на промплощадке и, в частности, в местах расположения приточных и воздухозаборных устройств общеобменной вентиляции. На основе уравнений Навье-Стокса, теплопереноса и конвективной диффузии аэрозоля (2,14) разработан метод математического моделирования рассеивания запыленных выбросов на промышленных площадках, учитывающий характер их застройки, метеорологические условия, а также интенсивность и расположение внешних пылеисточников - открыто установленного пылящего оборудования, технологического автотранспорта, участков поверхностного пыления.

Численная реализация модели рассеивания позволяет исследовать характер ветрового обтекания промышленной застройки и распределение концентрации пыли на промышленной площадке (рис.15,16).

В седьмой главе приведены результаты оценивания параметров математических моделей и проверки их адекватности по данным натурных измерений характеристик систем обеспыливания. Задачи параметрической идентификации моделей, линейных по искомым параметрам или допускающих линеаризацию, решались методом наименьших квадратов. Параметры нелинейных математических моделей приближенно оценивались путем математической обработки результатов натурных измерений, выполненных по специальным планам. Адекватность математических моделей обеспыливания проверялась методами анализа остатков, а также с помощью рангового критерия Вилькоксона-Манна-Уитни. Таким образом

Рис 15 Характер обтекания ветровым потоком двух параллельно расположенных ч ыний

Рис 16. Распределение концен фации пылевых выбросов техноло1ическот автомобильного транспорта

была установлена адекватность математических моделей местной вытяжной вентиляции, позволяющих прогнозировать концентрацию и дисперсный состав пыли -в отсасываемом воздухе.

Эти модели использовалисьЛ при разработке новых типов локализующих укрытий перегрузочных узлов (рис. 17,18).

Лабораторные и промышленные испытания этих укрытий подтвердили их эффективность и экономичность.

Подтвердилось также предположение, Рис.19. Дисперсный состав пыли, аспи- что дисперсный состав аспирируемой пыли рируемой от укрытия места перегрузки наиболее точно описывается логарифмиче-

песха (• - экспериментальные данные:

4 к „ ' ски-нормальным законом с переменной

—расчетная кривая).

дисперсией (рис.19). Аэро- и пылединамические испытания пылеуборочных насадков в лабораторных (рис. 20) и промышленных условиях подтверждают результаты математического моделирования процесса диспергирования осевшей пыли, а также соотношения, описывающие работу щелевидного пылеуборочного насадка (рис. 21).

Данные экспериментальных исследований движения пылевоздушных потоков статистически согласуются с результатами численного определения потерь давления в двухфазных потоках, что свидетельствует об адекватности математической модели пневмотранспортирования запыленных потоков в трубопроводах системы вакуумной пылеуборки (рис. 22).

Экспериментально найденные зависимости эффективности уловителя налипающей пыли (рис. 23), а также скорости роста пылеотложений от основных конструктивных и режимных параметров аппарата (рис. 24), подтверждают адекватность результатов математического моделирования центробежных пылеуловителей. Лабораторные и промышленные испытания разработанного на основе математического моделирования уловителя налипающих пылей с механической системой регенерации осадительной поверхности подтверждают его высокую надежность и эффективность.

На основе динамической модели вентиляции разработана методика косвенного определения по результатам измерений концентрации пыли величины неорганизованного воздухообмена помещений, а также интенсивности выделения пыли поверхностными источниками и технологическим оборудованием.

Статистический анализ опытных данных подтверждает теоретические закономерности формирования осадочной запыленности, а также свидетельствует об адекватности математических моделей распределения воздушных потоков и концентрации пыли в вентилируемых помещениях.

В восьмой главе диссертации разработана методика математического моделирования и оптимизации комплексных систем обеспыливания (КСО) производственных помещений и обоснована структура математического обеспечения САПР обеспыливающей вентиляции.

Комплексные системы обеспыливания представляют собой сложные многокомпонентные совокупности взаимодействующих подсистем и элементов. Высокая стоимость устройства и функционирования КСО требует оптимальных решений еще на стадии их проектирования. В связи с этим разработана оптимизационная модель КСО, включающая в себя математические модели основных подсистем, критерии оптимизации и ограничения на управляющие переменные, т.е. конструктивно-режимные параметры КСО.

Наиболее общим критерием эффективности КСО производственных помещений является величина полных дисконтированных затрат на их устройство и эксплуатацию. Однако, точное решение общей задачи оптимизации затрудняют особенности оптимизационной модели КСО: высокая размерность, много пара-метричность и нелинейность. Поскольку регулярных методов нахождения экстремумов целевых функций, определяемых путем численного решения систем нелинейных уравнений, не существует, то первостепенное значение приобретает исследование свойств этих функций. На первом предварительном этапе для этой цели используется трехзонная модель КСО, полученная из уравнений теплового и пылевоздушного баланса. На основе этой модели с помощью вычислительного эксперимента, организованного по ортогональному плану Плакетта-Бермана, получены приближенные линейные и степенные аппроксимации основных целевых функций: концентрации пыли в рабочей зоне, интенсивности диффузионного выноса пыли из аспирационных укрытий, величины естественной составляющей воздухообмена помещения. Эти аппроксимации использовались для исследования свойств целевых функций. В частности, выявлены главные управляющие воздействия и тенденции изменения функций отклика. Установлена гладкость этих функций в области изменения управляющих переменных, что позволяет применять для решения задач оптимизации КСО градиентный метод с использованием линейной аппроксимации функций отклика. В рамках предварительного исследования установлено также, что главной предпосылкой решения общей задачи КСО является минимизация производительности См, наиболее энергоемкой ее подсистемы - местной вытяжной вентиляции. Непосредственное решение этой задачи затруднено тем, что численные значения Смв, полученные на основе балансовой модели КСО, не всегда практически осуществимы. Поэтому для доказательства

существования оптимального режима работы КСО и определения его параметров рассматривалась вспомогательная задача минимизации концентрации пыли в рабочей зоне Срз при заданных значениях Полученная таким образом зависимость минимизированной концентрации пыли в рабочей зоне от производительности местной вытяжной вентиляции Ср, (С*,) (рис. 25) имеет немонотонный характер, что указывает на существование оптимального режима работы КСО. Такой характер зависимости Ср1 объясняется установленными ранее особенностями диффузионного выноса пыли из аспирационных укрытий и усилением поверхностного пыления. Минимум зависимости Ср1 ((?««) соответствует оптималь-

пре-

ному режиму работы КСО при выполнении условий дельно допустимая концентрация пыли в рабочей зоне. При нарушении этого условия необходимо изменение области допустимых значений управляющих переменных, в результате чего достигается уменьшение поверхностного пыления и более полное использование возможностей естественного проветривания помещений. Найденное в рамках первого этапа оптимальное решение на втором этапе уточнялось путем целенаправленной постановки вычислительных экспериментов на основе всего комплекса разработанных математических моделей,

описывающих работу технических средств и подсистем обеспыливания. Результаты оптимизационных расчетов использовались при разработке практических рекомендаций по проектированию и реконструкции КСО промышленных объектов с учетом условий производства, свойств выделяемой пыли, архитектурно-планировочных особенностей производственных помещений и промышленных площадок.

Приведенная выше методика оптимизационных расчетов носит универсальный характер и входит в виде отдельного блока в математическое обеспечение исследований обеспыливающей вентиляции (рис. 26).

В заключении приводятся основные результаты работы. В приложении - акты внедрения результатов исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные выводы и результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Разработана методология построения математических моделей систем обеспыливания промышленных объектов, как инструмента их исследования, уточненного расчета и рационального проектирования, включающая в себя:

- расширенное математическое описание физико-механических свойств дисперсной фазы промышленных аэрозолей, в том числе новые выражения для интегральной функции распределения частиц по размерам, коэффициентов формы и турбулентной диффузии частиц;

- методы моделирования движения частиц, в том числе коагулирующих, во внешних силовых полях с учетом их турбулентного перемешивания и взаимодействия с ограничивающими поверхностями;

- методы моделирования неизотермических турбулентных газодисперсных те-

- методы моделирования неизотермических турбулентных газодисперсных течений в системах обеспыливающей вентиляции с учетом явлений тепломассопере-

носа в двухфазных средах;

- частные методики формирования и применения математических моделей основных технических средств и систем обеспыливания.

2. Выполнено математическое моделирование и исследование свойств систем местной вытяжной вентиляции перегрузочных узлов, диффузионных источников пыле- и тепловыделений, рециркуляционных систем аспирации, а также воздуш-ноструйных ограждений пылеисточников. Установлен немонотонный характер зависимости интенсивности диффузионного выноса пыли из аспирационных укрытий от расхода отсасываемого воздуха. Разработан новый метод расчета систем аспирации, позволяющих обеспечить нормируемые значения концентрации пыли на рабочих местах.

3. Разработана методика математического моделирования централизованных систем вакуумной пылеуборки, в рамках которой предложен новый критерий эффективности пылеуборочных насадков и обоснован метод его определения в зависимости от конструкции насадка, свойств пыли и убираемой поверхности. Выполнено численное моделирование движения частиц в пневмотранспортных трубопроводах, позволяющее исследовать основной фактор потерь давления двухфазного потока, связанный с соударениями частиц со стенками трубопровода.

4. Для моделирования процесса центробежной очистки запыленных аспираци-онных выбросов предложен и научно обоснован экспериментально-аналитический метод описания вихревых потоков, а также показана целесообразность применения метода Дейча для определения фракционной степени очистки воздуха от налипающих пылей. Для расчета оптимальных конструктивных и режимных параметров пылеуловителя выполнено математическое моделирование роста пылевых отложений.

5. В результате исследования математической модели осаждения частиц в полях центробежных и электрических сил показана возможность создания и разработана методика определения параметров комбинированных систем очистки запыленных аспирационных выбросов, удовлетворяющих требованиям охраны производственной и окружающей среды.

6. На основе уравнений Навье-Стокса, теплопереноса и конвективной диффузии частиц разработана методика формирования математических моделей воздухообмена производственных помещений, учитывающая влияние внутренней планировки помещений и обтекания тепло- и пылевыделяющего оборудования на движение воздушных потоков, распределения концентрации пыли и температуры, что позволило разработать уточненные методы расчета обеспылизаюшей вентиляции помещений.

7. Разработан метод численного моделирования рассеивания запыленных вентиляционных выбросов на промышленных площадках, учитывающий расположение и характер внешних пылеисточников, метеорологические условия, особенности промышленной застройки, что позволило исследовать распределение концентрации пыли на промышленных площадках, определить необходимую степень

очистки вентиляционных выбросов, обосновать рациональное расположение приемных и выбросных вентиляционных устройств.

8. Разработаны методы планирования экспериментальных исследований, обработки и интерпретации результатов натурных измерений, с помощью которых идентифицированы параметры математических моделей основных технических средств обеспыливания и обоснована их адекватность.

9. Разработаны методы математического моделирования и оптимизации комплексных систем обеспыливания производственной воздушной среды, позволяющие найти условия рационального сочетания основных подсистем обеспыливающей вентиляции и очистки вентиляционных выбросов.

10. Разработано математическое обеспечение и программный комплекс для численной реализации математических моделей технических средств и систем обеспыливания промышленных объектов, позволяющие осуществить практическую реализацию полученных научных результатов.

11. Результаты математического моделирования и уточненные методики расчета процессов и систем обеспыливания применялись при разработке нормативных материалов по их проектированию, а также защищенных авторскими свидетельствами и патентом РФ технических решений, направленных на повышение эффективности обеспыливания промышленных объектов.

12. Внедрение разработанных с применением математического моделирования технических решений на предприятиях строййндустрии, горнодобывающей и машиностроительной промышленности позволяет обеспечить нормальные санитарно-гигиенические условия, уменьшить пылевое загрязнение внешней среды и снизить энергопотребление обеспыливающих систем на 20 - 25 %. Методы математического моделирования обеспыливающей вентиляции и соответствующее программное обеспечение используются в проектной и научно-исследовательской работе, а также в учебном процессе Белгородского технологического университета им. В.Г. Шухова.

Основные публикации по теме диссертации (в скобках отмечен личный вклад автора):

1. Минко В.А., Кулешов М.И., Шаптала В.Г. Обеспыливание в литейных цехах машиностроительных предприятий. -М.: Машиностроение, 1987. - 224 с. (разработка и исследование математических моделей систем обеспыливания).

2. Минко В.А., Шаптала В Г. Определение параметров сосредоточенного и распределенного выделения пыли по ее концентрации // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1979. - № 7. - С. 116 -120 (постановка задачи, методика идентификации параметров математических моделей).

3. Минко В.А., Шаптала В.Г., Подгорный Н.Н. Определение интенсивности выделения пыли и кратности воздухообмена в цехах силикатного кирпича // Строительные материалы. - 1979. - № 9 - С. 22-23 (постановка задачи, разработка численных методов оценивания параметров математических моделей).

4. Шаптала В.Г., Минко В.А. Особенности массообмена пыли в производственных помещениях // Известия вузов. Строительство и архитектура-1980 . -№8. - С. 108 - 112 (постановка задачи, разработка и анализ математической модели массобмена).

5. Шаптала В.Г., Минко В .А., Никорюкин В.А., Подгорный Н.Н. Расчет и организация систем обеспыливания цехов по производству силикатного кирпича // Строительные материалы. - 1980. - № 9. - С. 19 - 23 (постановка задачи, разработка и реализация метода расчета).

6. Шаптала В.Г. Расчет обеспыливающей вентиляции на предприятиях промышленности строительных материалов // Строительные материалы. - 1981. -№7.-С. 17-18.

7. Басаргин Б.Н., Шаптала В.Г., Кущев Л.А. Оценка фракционной эффективности трубчатых электрофильтров // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 1988. т. 31. - № 4. - С. 111-113 (постановка задачи, методика математического моделирования).

8. Минко В.А., Шаптала В.Г. Комплексное обеспыливание помещений при производстве цемента // Цемент. - 1990. - № 12. -С. 15-17 (методика построения математических моделей комплексных систем обеспыливания).

9. Шаптала В.Г., Окунева Г.Л., Шаптала В.В. Численное моделирование воздухообмена цехов с пыле- и теплогазовыделениями // Изв. вузов. - Строительство. -2000. -№ 10.-СЛ02-106 (постановка задачи, методика проведения вычислительного эксперимента).

10. Кущев Л.А.Г Шаптала В.Г., Карпман В.Б., Окунева Г.Л. Разработка метода эффективного улавливания капельного аэрозоля при производстве никеля // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2002. -№3-С. 49-54, (методика расчета и оптимизации комбинированных каплеуловителей).

11. Кущев Л.А., Шаптала В.Г., Карпман В.Б., Окунева Г.Л. Повышение эффективности очистки отходящих газов при производстве никеля// Безопасность жиз-недеятельности.-2002 -№7-С. 29-31, (статистический анализ и интерпретация опытных данных).

12. Шаптала В.П, Кущев Л.А., Карпман В.Б., Окунева Г.Л. Интенсификация работы аппарата мокрой очистки- при улавливании капельного аэрозоля //Известия вузов. Цветная металлургия - 2002-№3 С. 73-75 (уточнение параметров математической модели и расчета фильтра).

13. Шаптала В.Г., Кущев Л.А., Окунева Г.Л. Математическая модель капле-улавливания в мокром инерционном электростатическом фильтре // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2002. -№4. -С. 64 - 67 (синтез модели, анализ результатов вычислительного эксперимента).

14. Шаптала В.Г. Моделирование и оптимизация обеспыливания производственной воздушной среды // Известия вузов. Северо-Кавказ. регион. Технические науки. — 2003. Спецвыпуск: Математическое моделирование и компьютерные технологии. С. 117-120.

15. Патент РФ на изобретение "Способ улавливания капельного аэрозоля и устройство для его осуществления"/ Кущев Л.А., Карпман В.Б., Шаптала В.Г. и др.

Решение о выдаче патента по заявке № 2003112073/12(012804) от 11.02.2004. (разработка и исследование математической модели устройства).

16. Шаптала В.Г. Моделирование и расчет местных отсосов от диффузионных источников выделения пыли и теплоты // Гидромеханика отопительно-вентиляционных и газоочистных устройств: Сб. науч. тр. - Казань: Изд-во КГАСА, 2001. -С. 21-29.

17. Карпман В.Б., Шаптала В.Г., Кущев Л.А. Особенности коагуляции капельного аэрозоля в поле коронного разряда // Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы XXI века. Сб. докл. II Международной конф. -школы-сем. - Белгород, 1999. -4.4. -С. 31-34, (постановка задачи, разработка и анализ математической модели коагуляции).

18. Шаптала В.Г. Математическая модель движения, зарядки и коагуляции частиц пыли в поле коронного разряда// Компьютерное моделирование: Сб. науч. тр. - Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1998. -С. 349-354.

19. Минко В.А., Логачев И.Н., Шаптала В.Г. Комплексные системы обеспыливания при переработке сыпучих материалов // Сб. трудов Международной науч-но-техн. конф. "Высокие технологии в экологии". - Воронеж, 1998. -С. 123-127 (математическое и программное обеспечение моделирования комплексных систем обеспыливания).

20. Шаптала В.Г., Минко В.А., Логачев И.Н. Математическое обеспечение САПР систем вентиляции. Учебное пособие - Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1998. - 77 с. (разработка структуры математического обеспечения).

21. Шаптала В.Г., Логачев И.Н., Окунева Г.Л. Математическое моделирование распределения температуры и концентрации вредных примесей в цехах обжига// Сб. докл. Международной конф. "Промышленность стройматериалов и стройин-дустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений". - Белгород, 1997. -Ч. 9. -С. 60-63 (постановка задачи, численная реализация модели, анализ результатов вычислительного эксперимента).

22. Шаптала В.Г. Численное моделирование рассеивания тяжелых аэрозолей над неоднородной поверхностью // Сб. докл. Международной конф. "Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений". - Белгород, 1997. -4.8.-С. 54-59.

23. Шаптала В.Г. Математическое моделирование в прикладных задачах механики двухфазных потоков. Учебное пособие. -Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1996.-102 с.

24. Minko V.A., Logachev I.N., Shaptala V.G. Optimisation of comprehensive air dust removing systems during the processing of bulk materials // International ecological congress. September 22-28. 1996. Voronezh, Russia. Proceedings and abstracts. Section Technology and Environment. Voronezh State.: Kansas State University -Manhattan Kansas. USA, 1996. -P. 85-86 (разработка и численная реализация алгоритмов оптимизации обеспыливающих систем).

25. Шаптала В.Г. Автоматизированный метод аппроксимации зернового состава промышленных пылей // Труды Международной конф. "Ресурсо- и энергосбере-

гающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" - Белгород, 1995.-Ч. 4.-С. 149-150.

26. Богуславский Е.И., Шаптала В.Г. О локальной аппроксимации дисперсного состава промышленных пылей // Труды Международной конф. "Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций". -Белгород, 1995. -Ч. 4. -С. 124-125 (разработка вычислительного алгоритма и его программная реализация).

27. Шаптала В.Г., Окунева Г.Л. Численное моделирование распределения концентрации примеси и температуры в плоском потоке воздуха // Труды Второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" - М., 1994 - Т.1. -С. 129-131 (постановка задачи, исследование свойств математической модели).

28. А.с. № 1661450 (СССР). Аспирационные укрытия мест выгрузки сыпучих материалов / Наумов В.П., Минко ВА, Шаптала В.Г. - Опубл. в Б.И., 1991, № 25 (статистический анализ, интерпретация результатов опытно-промышленных испытаний).

29. Шаптала В.Г. Математическое моделирование выноса пыли из вращающихся цементных печей // Тезисы докладов Всесоюзных конференций "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии", Белгород, 1991. -4.2.-С. 6-7.

30. Шаптала В.Г., Окунева ГЛ. Численное моделирование отрывных течений в производственных помещений // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности". - Ростов-на-Дону, 1991. -Т.2. - С. 19-20, (разработка конечно-разностной аппроксимации модели).

31. Шаптала В.Г., Зайцев В.А., Борзенков А.В. Математическое моделирование процессов разделения высокотемпературных аэрозолей // Тезисы докладов IV Международной конференции по пневматическому транспортированию. - Будапешт, 1990 (методика формирования математических моделей процессов разделения),

32. А.с. № 1488521 (СССР). Аспирационные укрытия мест перегрузки сыпучих материалов / Минко В.А., Шаптала В.Г., Селиванов ГТ.- Опубл. в Б.И., 1989, № 23 (анализ и интерпретация экспериментальных данных).

33. Минко В.А., Шаптала В.Г., Борзенков А.В. Исследование процесса эжекции при транспортировании сыпучих материалов и оптимизация аспирации перегрузочных узлов // Доклады научно-технической конференции с международным участием "Интенсификация подъемно-транспортных и строительных машин". -Казанлык, НРБ, 1988, т. 2 (разработка математического и программного обеспечения).

34. Шаптала В.Г., Прудникова СВ., Селиванов Г.Г. Аспирационное укрытие с внутренним пылеосадительным устройством // Науч.-техн. реф. сб. «Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов» - М: ВНИИЭСМ, 1988. -Вып. 2. -С. 45-48 (анализ экспериментальных данных, оценивание параметров модели).

35. А.с. № 1421417 (СССР). Уловитель налипающей пыли / Наумов В.П., Мин-ко В.А., Шаптала В.Г. - Опубл. в Б.И., 1988, № 33 (математическое моделирование и расчет параметров аппарата).

36. Шаптала В.Г., Кущев Л.А. Математическое моделирование процесса разделения аэрозолей в центробежных и электростатических полях // Тезисы докладов на 7 Всесоюзной конференции "Аэрозоли и их применение в народном хозяйстве". - Юрмала, 1987. - С. 152-153 (разработка и исследование математической модели).

37. Минко В.А., Шаптапа В.Г. Математическое моделирование и оптимизация аспирационных укрытий перегрузочных узлов сыпучих материалов // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Технология сыпучих материалов - Химтех-ника 86". - Белгород, 1986. ч. 1. -С. 65-67 (разработка математического и программного обеспечения).

38. Брусенцев А.Г., Шаптала В.Г., Ряполов В.Д. Применение статистических методов и ЭВМ в задачах управления, контроля качества, оптимизации технологических процессов. Учебное пособие. -М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1986. -117 с. (разработка и численная реализация оптимизационных алгоритмов).

39. Шаптала В.Г. Применение сплайн-функций для математического моделирования распределения скорости газового потока в циклонах // Физико-математические методы исследования свойств строительных материалов и их производства: Сб. науч. тр. -М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1984. -С. 122-137.

40. Шаптала В.Г., Минко В.А., Кущев Л.А. Методы расчета электроциклонов // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Очистка газовых выбросов от пыли на предприятиях различных отраслей промышленности". - М., 1983. -С. 75-76 (синтез и исследование математической модели электроциклона).

41. Шаптала В.Г., Подгорный Н.Н. Основы расчета комплексных систем обеспыливания цехов силикатного кирпича // Труды ин-та НИПИОТСТРОМ, вып. XXI. -Новороссийск: Изд-во НИПИОТСТРОМ, 1981. - С. 63-69 (методика построения и численного анализа .математической модели).

Тираж Заказ

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете

им. В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ.

1.1. Анализ и формализация процессов выделения газовзвесей.

1.2. Обзор существующих математических моделей систем обеспыливания промышленных объектов.

1.3. Системный подход к моделированию процессов комплексного обеспыливания производственной воздушной среды.

1.4. Задачи исследования и методологические основы работы.

1.5. Выводы.

2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ

МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ.

2.1. Основные положения математического и компьютерного моделирования течений малоконцентрированных газовзвесей.

2.2. Исследование аэродинамики систем обеспыливающей вентиляции

2.2.1. Моделирование плоских течений газа в потенциальном приближении.

2.2.2. Исследование неизотермических турбулентных потоков воздуха

2.3. Математическое моделирование свойств дисперсной фазы аэрозолей.

2.3.1. Закономерности распределения частиц промышленных аэрозолей по размерам.

2.3.2. Аэродинамические свойства частиц несферической формы.

2.3.3. Анализ механизмов коагуляции частиц аэрозолей.

2.4. Упорядоченное движение частиц грубодисперсных аэрозолей (метод траекторий).

2.5. Имитационное моделирование движения частиц тонко дисперсной пыли в турбулентных потоках воздуха.

2.6. Исследование дисперсной фазы аэрозоля в приближении сплошной среды.

2.7. Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ ПЫЛЕВЫДЕЛЕВЫДЕЛЕНИЯ.

3.1. Моделирование систем аспирации узлов перегрузки сыпучих материалов.

3.1.1. Исследование процесса эжекции воздуха при движении гравитационных потоков сыпучих материалов.

3.1.2. Прогнозирование параметров аспирируемой пыли.

3.2. Моделирование рециркуляционных систем аспирации.

3.3. Моделирование и расчет местных отсосов от диффузионных источников выделения пыли и теплоты.

3.4. Деформация плоской струи в сносящем потоке воздуха и основы расчета воздушно-струйных ограждений.

3.5. Выводы.

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВАКУУМНОЙ ПЫЛЕУБОРКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ.

4.1. Исследование процесса гравитационного осаждения полидисперсной пыли.

4.2. Математическое моделирование аэродинамического диспергирования осевшей пыли.

4.3. Моделирование рабочего процесса пылеуборочного насадка.

4.4. Численное моделирование движения запыленных потоков в пневмотранспортных трубопроводах.

4.5. Выводы.

5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

УЛАВЛИВАНИЯ НАЛИПАЮЩИХ ПЫЛЕЙ.

5.1. Аэродинамические свойства центробежных пылеуловителей.

5.2. Прогнозирование фракционной эффективности центробежных уловителей налипающих пылей.

5.3. Моделирование процесса залипания центробежных пылеуловителей.

5.4. Электрическая интенсификация процесса центробежного пылеулавливания.

5.5. Выводы.

6. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ.

6.1. Исследование движения воздушных потоков, распределения концентрации пыли и температуры во внутрицеховом пространстве

6.2. Численное моделирование рассеивания аспирационных и транспортных пылевых выбросов на промышленных площадках.

6.3. Выводы.

7. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ

МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПО ДАННЫМ

НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.

7.1. Особенности оценки параметров и установления адекватности моделей систем обеспыливающей вентиляции.

7.2. Местная вытяжная вентиляция.

7.3. Централизованная вакуумная пылеуборка поверхностей.

7.4. Центробежный уловитель налипающих пылей.

7.5. Общеобменная вентиляция производственных помещений с пыле-выделениями.

7.6. Выводы.

8. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ

КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕН

НЫХ ПОМЕЩЕНИЙ.

8.1. Исходные положения и технико-экономические предпосылки моделирования комплексных систем обеспыливания производственных помещений.

8.2. Исследование моделей комплексных систем обеспыливания производственных помещений.

8.3. Метод определения оптимальных параметров комплексных систем обеспыливания производственных помещений.

8.4. Структура математического обеспечения исследований обеспыливающей вентиляции.

8.5. Выводы.

Выполненная работа посвящена разработке методологии построения и анализа математических моделей систем обеспыливания промышленных объектов, как инструмента разработки новых технических решений, направленных на повышение эффективности систем обеспыливающей вентиляции.

Актуальность темы исследования. Технологические процессы в строй-индустрии, горнодобывающей, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности сопровождаются интенсивным пылевыделением, загрязняющем воздушную среду производственных помещений, атмосферу и сопредельные среды, что оказывает пагубное влияние на природу и здоровье населения, приносит большой экономический ущерб.

Многие из применяемых в настоящее время систем обеспыливающей вентиляции по своей эффективности и энергопотреблению не отвечают современным требованиям и нуждаются в замене или коренной реконструкции. Перспективным направлением модернизации обеспыливающей вентиляции является устройство комплексных систем обеспыливания, рационально сочетающих различные подсистемы и технические средства борьбы с пылью. В виду сложности комплексных систем обеспыливания, большого числа переменных и ограничений, неполноты и вероятностного характера исходной информации, разработка этих систем возможна лишь на основе достаточно полных математических моделей, реализуемых с помощью ЭВМ в виде вычислительных экспериментов.

Используемые в настоящее время математические модели процессов обеспыливания, как правило, основаны на уравнениях материального баланса или упрощенных теоретических представлениях о движении потоков газовзвеси. Они недостаточно учитывают аэродинамические свойства газодисперсных потоков, физико-механические особенности взвешенных частиц и турбулентное перемешивание дисперсной фазы. Эти модели описывают свойства объектов в узком диапазоне изменения параметров, поэтому они не могут быть использованы для поиска оптимальных вариантов комплексных систем обеспыливания. Необходимы более полные и адекватные математические модели, основанные на совместном рассмотрении аэродинамики потоков газовзвеси и происходящих в них явлений тепломассопереноса.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности темы исследований, направленных на решение проблемы построения и изучения математических моделей процессов обеспыливающей вентиляции и очистки запыленных выбросов.

В диссертации приведены результаты научных исследований, выполненных в 1976 - 2004 гг. на кафедре высшей математики, в лабораториях вентиляции и очистки воздуха и механики аэрозолей при кафедре теплогазо-снабжения и вентиляции БелГТУ в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных работ, комплексными программами "Человек и окружающая среда", координационными планами научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ в области охраны труда и защиты окружающей среды в промышленности строительных материалов, а также в рамках межвузовской научно-технической программы "Строительство и архитектура" по теме "Разработка методологических основ, технических условий и рекомендаций по реконструкции и модернизации обеспыливающей вентиляции производственных помещений" (1995-1997 гг., № гос. per. 01950000252) и госбюджетной НИР "Исследование процессов и развитие теории комплексного обеспыливания воздуха с целью минимизации негативного воздействия пылевого загрязнения на окружающую среду и человека" (1998 - 2000 гг., № гос. per. 01990005602).

Настоящая работа основана на фундаментальных положениях вычислительной аэродинамики, механики гетерогенных сред, математического и компьютерного моделирования, развитых в работах О.М. Белоцерковского, В.М. Волощука, В.В. Кафарова, JI.M. Левина, Г.И. Марчука, Е.П. Медникова, Р.И. Нигматулина, A.A. Самарского, Л.И. Седова, А.Д. Чернышова, H.A. Фукса, а также учтены результаты исследований в области обеспыливания воздушной среды, полученные в трудах А.Ю. Вальдберга, М.И. Гримитлина, Ю.Г. Грачева, М.П. Калинушкина, Л.С. Клячко, Ю.В. Красовицкого,

Д.В. Коптева, П.А. Коузова, И.Н. Логачева, В.А. Минко, А.И. Пирумова, В.Н. Ужова и других.

Цель работы. Разработка методологии построения, исследования, численной и программной реализации математических моделей систем обеспыливания промышленных объектов, обеспечивающих решение научно-технических задач по снижению пылевого загрязнения производственной среды.

Указанная цель достигается путем решения следующих задач:

- разработка методологии формирования математических моделей обеспыливания промышленных объектов на основе фундаментальных положений механики аэрозолей, уравнений аэродинамики и тепломассопереноса в гетерогенных средах;

- разработка методик построения, анализа и применения математических моделей основных технических средств обеспыливания производственной среды;

- разработка методов проведения и анализа результатов экспериментальных и опытно-промышленных исследований систем обеспыливающей вентиляции, позволяющих идентифицировать параметры математических моделей и проверить их адекватность;

- разработка методики исследования математических моделей комплексных систем обеспыливания производственных помещений;

- разработка алгоритмического и программного обеспечения для численной реализации математических моделей процессов и систем обеспыливания;

- разработка и внедрение расчетных методик, технических решений и рекомендаций по обеспыливанию производственной воздушной среды.

Основная идея работы заключается в системном подходе к моделированию обеспыливания производственной среды, согласно которому все применяемые для этого технические средства и мероприятия рассматриваются как звенья единой системы, анализируются на основе единых модельных представлений, что позволяет разработать алгоритмы взаимосвязанного расчета и оптимизации всего комплекса средств обеспыливания.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, вычислительной аэродинамики, уравнения механики гетерогенных сред, методы статистической обработки результатов экспериментов и натурных обследований. На защиту выносятся:

- методология построения математических моделей систем обеспыливающей вентиляции и очистки запыленных выбросов, основанная на анализе свойств аэродисперсных систем, аэродинамики несущей среды и процессов тепломассопереноса;

- результаты математического моделирования физико-механических свойств промышленных аэрозолей;

- методики построения, исследования и применения математических моделей основных элементов и подсистем обеспыливающей вентиляции;

- методы планирования лабораторных и промышленных экспериментов, идентификация параметров и проверки адекватности математических моделей по данным натурных измерений;

- принципы формирования и исследования свойств математических моделей комплексных систем обеспыливания производственных помещений;

- разработанные на основе результатов математического моделирования уточненные методики расчета систем обеспыливающей вентиляции и новые технические средства обеспыливания промышленных объектов;

- методы проведения вычислительных экспериментов и оптимизационных расчетов, алгоритмы и комплекс программ для их реализации, структура математического обеспечения САПР обеспыливающей вентиляции.

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты:

- разработаны методологические подходы к построению математических моделей процессов обеспыливания производственной воздушной среды, отличающиеся учетом специфических свойств промышленных аэрозолей, совместным рассмотрением аэродинамики газодисперсных потоков и явлений тепломассопереноса в двухфазных средах;

- осуществлено математическое моделирование физико-механических и аэродинамических свойств дисперсной фазы аэрозолей, в результате которого получены новые выражения для функции распределения частиц по размерам, коэффициентов формы и турбулентной диффузии частиц;

- выполнено математическое моделирование осаждения частиц слипающихся пылей в полях центробежных и электрических сил, отличающиеся совместным рассмотрением процессов движения, зарядки и коагуляции частиц;

- предложен метод имитационного моделирования систем обеспыливания, отличающийся совместным учетом упорядоченного переноса и турбулентного перемешивания частиц;

- разработан метод определения производительности и эффективности местных отсосов от укрытий пылевыделяющего оборудования, отличающийся учетом диффузионного рассеивания частиц;

- предложен метод идентификации параметров математических моделей обеспыливающей вентиляции производственных помещений, отличающийся анализом результатов натурных исследований ее нестационарных режимов;

- создана методика построения и исследования математических моделей комплексных систем обеспыливания производственных помещений, отличающихся рассмотрением диффузионного выноса пыли из аспирационных укрытий, учетом поверхностного пыления и неоднородности распределения концентрации пыли. В рамках моделей решена задача минимизации энергозатрат.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- на основе методологических принципов построения и применения математических моделей систем обеспыливающей вентиляции разработаны методики их уточненного расчета и оптимизации, которые применяются в практике работы проектного института Центрогипроруда (г. Белгород);

- рекомендации, выводы и научные результаты работы использованы при разработке нормативных материалов по проектированию обеспыливающих систем;

- по результатам теоретических исследований разработаны технические решения, направленные на повышение эффективности и снижение энергоемкости систем местной вытяжной вентиляции и очистки запыленных аспира-ционных выбросов, которые внедрены при создании новых и реконструкции действующих систем обеспыливания на предприятиях стройиндустрии (ЗАО "БелЦемент"), машиностроения (ОАО "Белэнергомаш") и горнодобывающей промышленности (горнообогатительные комбинаты КМА);

- внедрение результатов исследований позволяет снизить энергоемкость обеспыливающих систем на 20-25 % при существенном снижении запыленности вентиляционных выбросов;

- разработан комплекс прикладных программ для моделирования, расчета и оптимизации технических средств обеспыливающей вентиляции и газоочи-ски, который может быть использован при разработке систем их автоматизированного проектирования, контроля и управления;

- результаты выполненных исследований использованы при разработке курсов лекций, трех учебных пособий и десяти выпусков методических указаний по дисциплинам "Промышленная вентиляция и пневмотранспорт", "Аэродинамика вентиляции и механика аэрозолей", "Компьютерное моделирование систем теплогазоснабжения и вентиляции", "Теоретические основы САПР" для подготовки инженеров по специальностям 170509 - машины и оборудование промышленной экологии и 290700 - теплогазоснабжение и вентиляция.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях Белгородского технологического института строительных материалов (1981-1991 г.г.); семинаре кафедры техники высоких напряжений и проблемной лаборатории сильных электрических полей Московского энергетического института (Москва, 1982 г.); Всесоюзной конференции "Очистка газовых выбросов от пыли на предприятиях различных отраслей промышленности" (Москва, 1983 г.); заседаниях зонального семинара Приволжского Дома научно-технической пропаганды (Пенза, 1985 - 1987); V Всесоюзной конференции "Аэрозоли и их применение в народном хозяйстве" (Юрмала , 1987); международной конференции "Интенсификация подъемно-транспортных и строительных машин" (Казан-лык, НРБ, 1988); IV Международной конференции по пневматическому транспортированию (Будапешт, 1990); Республиканской конференции "Научные достижения в строительстве и внедрение их результатов" (Вильнюс, 1990); Всесоюзной научно-технической конференции "Обеспыливание воздуха и технологического оборудования в промышленности" (Ростов — на — Дону, 1991); Второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994); Международном конгрессе "Экологическая инициатива" (Воронеж -РФ, штат Канзас-США, 1996); Международной научно-технической конференции "Высокие технологии в экологии" (Воронеж, 1998), Международных конференциях в БелГТУ, (Белгород, 1994- 2002).

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации изложены в 85 научных работах, из которых 32 - основополагающих, в том числе монография, 3 учебных пособия, 3 авторских свидетельства и патент РФ, 14 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, заключения, списка использованной литературы из 308 наименований, 95 рисунков, 30 таблиц и приложения. Общий объем работы - 356 страниц.

8.5 Выводы

1. Решение общей задачи оптимизации комплексной системы обеспыливания сводится к минимизации производительности местной вытяжной вентиляции при выполнении ограничений на запыленность воздуха в рабочей зоне.

2. Задача многофакторной условной оптимизации комплексных систем обеспыливания решена градиентным методом с использованием линейной аппроксимации функций отклика.

3. Практическое решение задачи оптимизации КСО производственных помещений получено в рамках двухэтапного метода оптимизации: приближенное оптимизационное решение, найденное с помощью балансовой модели пыле- и воздухообмена, уточняется путем целенаправленной постановки вычислительных экспериментов на базе непрерывной (полевой) математической модели обеспыливающей вентиляции.

4. На основе результатов оптимизационных расчетов разработаны практические рекомендации по проектированию и организации КСО помещений по переработке сыпучих материалов.

5. Разработана структура математического обеспечения исследований обеспыливающей вентиляции, включающего в себя математические модели базовых процессов обеспыливания, функциональные модели подсистем обеспыливающей вентиляции, блоки решения задач управления и оптимизации, а также методы численной реализации математических моделей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых обеспечивает решение проблемы математического моделирования систем обеспыливания промышленных объектов с учетом явления переноса в гетерогенных средах. На основании выполненных исследований разработаны научно-обоснованные подходы к построению моделей основных технических средств и систем обеспыливания производственной воздушной среды, а также создано математическое и программное обеспечение для их реализации.

Основные научные выводы и результаты работы, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Разработана методология построения математических моделей систем обеспыливания промышленных объектов, как инструмента их исследования, уточненного расчета и рационального проектирования, включающая в себя:

- расширенное математическое описание физико-механических свойств дисперсной фазы промышленных аэрозолей, в том числе новые выражения для интегральной функции распределения частиц по размерам, коэффициентов формы и турбулентной диффузии частиц;

- методы моделирования движения частиц, в том числе коагулирующих, во внешних силовых полях с учетом их турбулентного перемешивания и взаимодействия с ограничивающими поверхностями;

- методы моделирования неизотермических турбулентных газодисперсных течений в системах обеспыливающей вентиляции с учетом явлений тепло-массопереноса в двухфазных средах;

- частные методики формирования и применения математических моделей основных технических средств и систем обеспыливания.

2. Выполнено математическое моделирование и исследование свойств систем местной вытяжной вентиляции перегрузочных узлов, диффузионных источников пыле- и тепловыделений, рециркуляционных систем аспирации, а также воздушноструйных ограждений пылеисточников. Установлен немонотонный характер зависимости интенсивности диффузионного выноса пыли из аспирационных укрытий от расхода отсасываемого воздуха. Разработан новый метод расчета систем аспирации, позволяющих обеспечить нормируемые значения концентрации пыли на рабочих местах.

3. Разработана методика математического моделирования централизованных систем вакуумной пылеуборки, в рамках которой предложен новый критерий эффективности пылеуборочных насадков и обоснован метод его определения в зависимости от конструкции насадка, свойств пыли и убираемой поверхности. Выполнено численное моделирование движения частиц в пневмотранспортных трубопроводах, позволяющее исследовать основной фактор потерь давления двухфазного потока, связанный с соударениями частиц со стенками трубопровода.

4. Для моделирования процесса центробежной очистки запыленных аспира-ционных выбросов предложен и научно обоснован экспериментально-аналитический метод описания вихревых потоков, а также показана целесообразность применения метода Дейча для определения фракционной степени очистки воздуха от налипающих пыл ей. Для расчета оптимальных конструктивных и режимных параметров пылеуловителя выполнено математическое моделирование роста пылевых отложений.

5. В результате исследования математической модели осаждения частиц в полях центробежных и электрических сил показана возможность создания и разработана методика определения параметров комбинированных систем очистки запыленных аспирационных выбросов, удовлетворяющих требованиям охраны производственной и окружающей среды.

6. На основе уравнений Навье-Стокса, теплопереноса и конвективной диффузии частиц разработана методика формирования математических моделей воздухообмена производственных помещений, учитывающая влияние внутренней планировки помещений и обтекания тепло- и пылевыделяющего оборудования на движение воздушных потоков, распределения концентрации пыли и температуры, что позволило разработать уточненные методы расчета обеспыливающей вентиляции помещений.

7. Разработан метод численного моделирования рассеивания запыленных вентиляционных выбросов на промышленных площадках, учитывающий расположение и характер внешних пылеисточников, метеорологические условия, особенности промышленной застройки, что позволило исследовать распределение концентрации пыли на промышленных площадках, определить необходимую степень очистки вентиляционных выбросов, обосновать рациональное расположение приемных и выбросных вентиляционных устройств.

8. Разработаны методы планирования экспериментальных исследований, обработки и интерпретации результатов натурных измерений, с помощью которых идентифицированы параметры математических моделей основных технических средств обеспыливания и обоснована их адекватность.

9. Разработаны методы математического моделирования и оптимизации комплексных систем обеспыливания производственной воздушной среды, позволяющие найти условия рационального сочетания основных подсистем обеспыливающей вентиляции и очистки вентиляционных выбросов.

10. Разработано математическое обеспечение и программный комплекс для численной реализации математических моделей технических средств и систем обеспыливания промышленных объектов, позволяющие осуществить практическую реализацию полученных научных результатов.

11. Результаты математического моделирования и уточненные методики расчета процессов и систем обеспыливания применялись при разработке нормативных материалов по их проектированию, а также защищенных авторскими свидетельствами и патентом РФ технических решений, направленных на повышение эффективности обеспыливания промышленных объектов.

Внедрение разработанных с применением математического моделирования технических решений на предприятиях стройиндустрии, горнодобывающей и машиностроительной промышленности позволяет обеспечить нормальные санитарно-гигиенические условия, уменьшить пылевое загрязнение внешней среды и снизить энергопотребление обеспыливающих систем на 20 — 25 %. Методы математического моделирования обеспыливающей вентиляции и соответствующее программное обеспечение используются в проектной и научно-исследовательской работе, а также в учебном процессе Белгородского технологического университета им. В.Г. Шухова.

1. Советов Б.Я. Моделирование систем/ Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. — М: Высшая школа, 2001. — 343 с.

2. Минко В. А. Обеспыливание в литейных цехах машиностроительных предприятий / В. А. Минко, М. И. Кулешов, Л.В. Плотникова, В. Г. Шап-тала М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

3. Минко В. А. Обеспыливание технологических процессов производства строительных материалов. /В.А. Минко Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981. — 175 с.

4. Нейков О. Д. Аспирация и обеспыливание при производстве порошков / О. Д. Нейков, И. Н. Логачев. -М.: Металлургия, 1981. 192 с.

5. Минко В. А. Основы промышленной вентиляции и пневмотранспорта/ В.А. Минко. -М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1975. 129 с.

6. Курников А. А. Вакуумный способ удаления пыли из помещений щебеночных заводов / А. А. Курников, Н. В. Терентьев. — М.: Стройиздат, 1969- С. 88.

7. Физико-химические и механические свойства аэрозолей и пылей, выделяемых основным оборудованием цементных заводов (справочные материалы). Новороссийск: Изд-во НИПИОТСТРОМ, 1974. - 112 с.

8. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский.- М.: Наука, 1987. 840 с.

9. Хинце И. О. Турбулентность, ее механизм и теория / И. О. Хинце. — М.: Физматгиз, 1963. 680 с.

10. Эльтерман В.М. Вентиляция химических производств / В. М. Эльтерман. -М.: Химия, 1980. 288 с.

11. Физико-химические свойства пылей промышленности нерудных строительных материалов (справочник). Новороссийск: Изд-во НИПИОТСТРОМ, 1974.-78 с.

12. Каргельский И. В. Трение и износ / И. В. Каргельский — М.: Машиностроение, 1968.-480 с.

13. Зимон А. Д. Аутогезия сыпучих материалов / А. Д. Зимон, Е. И. Андрианов. -М.: Металлургия, 1978.-288 с.

14. Ужов В. Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами. В. Н. Ужов. М.: Химия, 1967. - 344 с.

15. Фукс Н. А. Механика аэрозолей / Н. А. Фукс. М.: Изд-во АН СССР, 1955.-352 с.

16. Петрянов-Соколов И.В. Аэрозоли/ И.В. Петрянов-Соколов, А.Г. Сутугин. — М.: Наука, 1989.-144 с.

17. Логачев К. И. Аэродинамика всасывающих факелов / К. И. Логачев. — Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2000. 175 с.

18. Писаренко В. Л. Вентиляция рабочих мест в сварочном производстве / В. Л. Писаренко, М. Л. Рогинский. М.: Машиностроение, 1981. - 120 с.

19. Позин Г. М. Методы расчета полей скоростей, образующих щелевыми отсосами в ограниченном пространстве / Г. М. Позин, В. Н. Посохин // Безопасность и гигиена труда. М.: Профиздат., 1980. - с. 52, 57.

20. Посохин В. Н. Расчет местных отсосов от тепло-газовыделяющего оборудования/ В. Н. Посохин. — М.: Машиностроение, 1984. — 160 с.

21. Посохин В.Н. Расчет течения к линейному стоку в укрытии/ В.Н. Посохин, А.Б. Салимов// Сб. трудов 5 съезда АВОК. -М.: Изд-во АВОК, 1996. С. 171-174.

22. Талиев В. Н, Аэродинамика вентиляция/ В.Н. Талиев. М.: Стройиздат, 1979.-295 с.

23. Шепелев И. А. Воздушные потоки вблизи всасывающих отверстий // Тр. НИИсантехники/И.А. Шепелев. М.: Изд-во НИИсантехники, 1967, № 24, -С. 33-39.

24. Бутаков С. Е. Аэродинамика систем промышленной вентиляции/ С. Е. Бу-таков. М.: Профиздат, 1946. - 268 с.

25. Нейков О. Д. Аспирация пылепаровых смесей при обеспыливании технологического оборудования / О. Д. Нейков, И. Н. Логачев, Р. Н. Шумилов. — Киев: Наукова думка, 1974. 127 с.

26. Бенерджи П. Метод граничных элементов в прикладных науках / П. Бе-нерджи, Р. Баттерфилд. М.: Мир, 1984. - 486 с.

27. Фабрикант Н. Я. Аэродинамика / Н. Я. Фабрикант.- М.: Наука, 1964. 814 с.

28. Логачев К. И., Разработка методов расчета оптимальных параметров местных отсосов и их конструкций для вальцетокарных станков: Автореф. дис. канд. техн. наук. Кривой Рог, 1995. — 22 с.

29. Минко В. А. Динамика воздушных течений во всасывающих факелах местных отсосов обеспыливающей вентиляции промышленных зданий / В. А. Минко, И. Н. Логачев, К. И. Логачев // Изв. вузов. Строительство. — 1996. № 10.-С. 110-113.

30. Подгорный H. Н. Расчет плоскопараллельного поля скоростей для нескольких источников и стоков/ H. Н. Подгорный // Математическое моделирование в технологии строительных материалов: Сб. науч. тр. — Белгород, Изд-во БТИСМ, 1992. С. 135 - 137.

31. Hanel.B. Beitrag zur Berechnung von Freistrahlen mit erhohrten Anfangsturbulenz/ B. Hanel // Luft und Kältetechnik.-1977. №2. - S. 63 - 69.

32. Полежаев В. И. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье — Стокса / В. И. Полежаев, А. В. Бу-нэ, Н. А. Верезуб и др. М.: Наука, 1987. - 271 с.

33. Ландау Л. Д. Механика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. — М.: Наука, 1986.- 795 с.

34. Бабуха Г.Л. Взаимодействие частиц полидисперсного материала в двухфазных потоках / Г.Л Бабуха, A.A. Шрайбер. Киев, Наукова думка, 1972. -356 с.

35. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред/ Р.И. Нигматулин — М.: Наука, 1978.-336 с.

36. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред/ Р.И. Нигматулин. Ч. 1; 2. — М.: Наука, 1987 364; 360 с.

37. Седов Л.И. Механика сплошной среды / Л.И. Седов. Т. 1; 2 М.: Наука,1972.- 482; 433с.

38. Дейч М.Е. Газодинамика двухфазных сред / М.Е. Дейч, Г.А. Филиппов. — М.:Энергоиздат, 1981. 472 с.

39. Зельдович Я. Б. Элементы математической физики / Я. Б. Зельдович, А. Д. Мышкис. -М.: Наука, 1973. 351 с.

40. Медников Е. П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей/ Е. П. Медников. -М.: Наука, 1980. 176 с.

41. Ермаков С. М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы/ С. М. Ермаков — М.: Наука, 1975. 372 с.

42. Сабельфельд К. К. Решение диффузионных задач методом статистического моделирования лангражевых траекторий частиц/ К. К. Сабельфельд, С. В. Цехохо // Методы и алгоритмы статистического моделирования. — Новосибирск: Наука, 1983. С. 140 - 148.

43. Ряжских В.И., Богер A.A. Движение стоксовских частиц в вертикальном цилиндрическом резервуаре при естественной конвекции / В.И. Ряжских, A.A. Богер// Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2002. - Т. 45. -№2.- С. 129-130.

44. Бабуха Г. А. Взаимодействие частиц полидисперсного материала в двухфазных потоках/ Г.А. Бабуха, А. А. Шрайбер Киев: Наукова думка. — 1972.- 175с.

45. Бабуха Г. А. Механика и теплообмен полидисперсных потоков газовзвеси/ Г. А. Бабуха, М. И. Рабинович. Киев: Наукова думка. - 1968. - 220 с.

46. Гастерштадт И. Пневматический транспорт / И. Гастерштадт. М.: Изд-во ВСНХ, 1927.- 134 с.

47. Грачев Ю. Г. Исследование процесса уноса пыли с поверхности применительно к пылесосным насадкам вакуумных систем пыли. Афтореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1974. - 19 с.

48. Дзядзио А. М. Пневматический транспорт на зерноперерабатывающих предприятиях/ А. М. Дзядзио. -М.: Заготиздат., 1961. — 166 с.

49. Донат Е. В. Пневматическая уборка пыли в цехах промышленных предприятий/ Е. В. Донат. М.: Профиздат, 1960. - 175 с.

50. Калинушкин М. П. Вакуумная пылеуборка / М. П. Калинушкин. М.: Легкая индустрия, 1979. - 62 с.

51. Клячко Л. С. Пневматический транспорт сыпучих материалов/ Л. С. Кляч-ко, Э. X. Одельский, Б. Н. Хрусталев -Минск: Наука и техника, 1983 .-216 с.

52. Сакс С. Е. Гидравлические сопротивления при турбулентном, движении тонкодисперсных аэросмесий / С. Е. Сакс // ИФЖ. - 1968. - Т. 14. - №4. -С. 633-638.

53. Смолдырев А. Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии/ А. Е. Смолды-рев. М.: Металлургия, 1985. - 280 с.

54. Шваб В. А. Об основных закономерностях сопротивления в горизонтальных трубах или пневматическом транспорте/ В. А. Шваб // Сб. науч. тр. — Томск: Изд-во ТЭМИИТ, 1960. т. 29. - С. 33 - 45.

55. Рекомендации по проектированию централизованных пылесосных установок в помещениях предприятий. — АЗ 742. - М.: Изд-во Сантехпроект,1976. 90 с.

56. Минко В. А. К расчету гидравлического сопротивления пылепроводов централизованных систем и уборки просыпи и пыли / В. А. Минко, М. И. Кулешов, А. А. Панков // Проблемы охраны труда: Сб. науч.тр.- Кишинев: Штиница, 1978. С. 213 - 214.

57. Минко В. А. Исследование системы вакуумной уборки просыпи и пыли на предприятиях промышленности строительных материалов / В. А. Минко, М. И. Кулешов // Сб. науч. тр. М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1976.-С. 93 -98.

58. Браунштейн Б. И. Основы теории пневматического транспорта/ Б. И. Бра-унштейн, О. М. Тодес//ЖТФ.- 1953.-тXXIII, № 1.- С. 110-126.

59. Минко В. А. Моделирование на ЭВМ движение частиц в трубопроводах ЦПУ/ В. А. Минко, М. Ф. Калягин, В. В. Шостко // Физико-математические методы в строительном материаловедении: Сб. науч. тр.: -М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1986. С. 204 - 207.

60. Акинчев В. Н. Исследование закономерностей распределения температур в рабочей зоне многопролетных цехов при аэрации / В.Н. Акинчев, А.Н. Монякова // Промышленная вентиляция и защита окружающей среды. -М.: ЦНИИОТ, 1978. С. 57 - 64.

61. Баркалов В. В. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях/ В. В. Баркалов, Е. Е. Карпис. — М.: Стройиздат,1977.-269 с.

62. Батурин В. В. Основы промышленной вентиляции/ В. В. Батурин. — М.: Профиздат, 1965. 372 с.

63. Батурин В. В. Аэрация промышленных зданий/ В. В. Батурин, В. М. Эль-терман. — М.: Стройиздат, 1963. 320 с.

64. Богословский В. Н. Отопление и вентиляция. ч.2. Вентиляция / В.Н. Богословский, В. И. Новожилов, Б. Д. Симаков, В. П. Титов М.: Стройиздат, 1976.-439 с.

65. Гримитлин М. И. Организация воздухообмена в помещениях с пылевыде-лением / М. И. Гримитлин, Ю. Г. Грачев, С.Н. Знаменский // Новое в проектировании и эксплуатации систем промышленной вентиляции. Сб. науч. тр.-Л.: ЛДНТП, 1982.-С. 63-71.

66. Гримитлин М. И. Распределение воздуха в помещении / М. И. Гримитлин — М.: Стройиздат, 1982. 170 с.

67. Гримитлин М. И. Оптимизация систем распределения воздуха в производственных помещениях с выделением пыли / М. И. Гримитлин, С. Н. Знаменский // Исследования в области обеспыливания воздуха: Сб. науч. тр. — Пермь, 1986.-С. 14-22.

68. Коптев Д. В. К вопросу об организации воздухообмена в цехах с пылевы-делениями/ Д. В. Коптев // Сб. науч. работ институтов охраны труда ВЦСПС, М.: Профиздат, 1975. - С. 5 - 9.

69. Коптев Д. В. Обеспыливание на электродных и электроугольных заводах / Д. В. Коптев. М.: Металлургия, 1980. - 154 с.

70. Позин Г. М. Принципы аналитического определения коффециента воздухообмена/ Г. М. Позин // Использование различных способов воздухообмена в производственных помещениях. М.: Изд-во ВИНИИОТ, 1975. -С. 43 -53.

71. Позин Г. М. Эффективность организации воздухообмена при сосредоточенной подаче воздуха/ Г. М. Позин, М.И. Гримитлин // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1977. №7. - с. 113-119.

72. Позин Г. М. Оценка эффективности вентиляционных систем/ Г. М. Позин, М. И. Гримитлин // Технич. испытания и наладка системы вентиляции и кондицирования воздуха. Сб. науч. тр. Л.: ЛДНТП, 1980. С. 13 - 17.

73. Сазанов Э. В. Теоретические основы расчета вентиляции : Учеб. пособие/ Э. В. Сазанов Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. - 296 с.

74. Селиверстов А. Н. Вентиляция производственных помещений / А. Н. Селиверстов. -М.: Стройиздат, 1972. — 197 с.

75. Шепелев И. А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении/ И. А. Шепелев. -М.: Стройиздат, 1978. 145 с.

76. Минко В. А. Исследование общеобменной вентиляции производственных помещений / В. А. Минко, В. Г. Шаптала // Сб. науч. тр. М.: Изд-во МИ-СИ, БТИСМ, - Вып. 29. - С. 27 - 31.

77. Минко В. А. Определение интенсивности выделения пыли и кратности воздухообмена в цехах силикатного кирпича / В. А. Минко, В. Г.Шаптала, Н. Н.Подгорный, П. Н. Новомлинский // Строительные материалы. 1979. -№9.-С. 22-23.

78. Абрамович Н. Г. Прикладная газовая динамика/ Н. Г. Абрамович. — М.: Наука, 1976.- 888 с.

79. Позин Г. М. Определение коэффициентов воздухообмена для помещений с равномерными тепловыделениями в рабочей зоне/ Г. М. Позин // Организация воздухообмена в производственных помещениях. JL: ЛДНТП, 1978.-С. 37-41.

80. Позин Г. М. Принципы разработки приближенной математической модели тепловоз душных процессов в вентилируемых помещениях/ Г. М. Позин // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1980. № 11 — С. 122 — 127.

81. Успенская Л. В. Математическая статистика в вентиляционной технике/ Л. В. Успенская. -М.: Стройиздат, 1980. 108 с.

82. Богословский В. Н. Строительная теплофизика (теплофизические основные отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха)/ В. Н. Богословский. М.: Высшая школа, 1982. - 415 с.

83. Акинчев В. Н. Общеобменная вентиляция цехов с тепловыделениями /В. Н. Акинчев. -М.: Стройиздат, 1984. -144 с.

84. Nielsen Peter V. Berechnung der Luftbewegnung in inem zwangsbeluften Raum/ Gesundheits - Ingenieur. - 1973. - 94, № 10, - S. 299 - 302.

85. Поз M. Я., Баазов Г. M., Геренрот Ю. Е. Расчет скоростей и температур в вентилируемом помещении / М. Я. Поз, Г. М. Баазов, Ю. Е. Геренрот // Воздухораспределение в вентилируемых помещениях: Сб. науч. тр. — М.: ЦНИИОТ , 1984. С. 5 - 25.

86. Шаптала В. Г., Окунева Г. Л. Численное моделирование воздухообмена производственных помещений на основе уравнений Навье Стокса / В. Г.

87. Шаптала, Г. JL Окунева // Математическое моделирование в технологии строительных материалов: Сб. науч. тр. Белгород: Изд-во БТИСМ, 1992. -С. 49-54.

88. Аксенов А. А. Программный комплекс Flow Vision для решения задач аэродинамики и тепломассопереноса методами численного моделирования/ А. А. Аксенов, А. В. Гудзовский // Матер. III съезда АВОК, 22-25.09. 1993. -M.: АВОК, 1993.-С. 114-119.

89. Гудзовский A.B.Экспертиза качества воздушной среды в чистых помещениях / A.B. Гудзовский, A.A. Аксенов // Технология чистоты. 1994. №2. С. 21-23.

90. Сарманов С.Р. Моделирование микроклимата жилых и производственных помещений / С.Р.Сарманов, Б.М. Десятков, А.И. Бородулин, Р.В. Лебедев //Изв. вузов. Строительство. 2002. № 1-2. С. 70-78.

91. Штокман Е.А. Очистка воздуха/ Е.А. Штокман -М.: Изд-во АСВ, 1998. -320 с.

92. Краснощеков П.С. Принципы построения моделей /П.С. Краснощеков, A.A. Петров.- М.:ФАЗИС: ВЦ РАН, 2000.- 412 с.

93. Мышкис А. Д. Элементы теории математических моделей/ А. Д. Мышкис -М.: Физматлит, 1994. -102 с.

94. Самарский A.A. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры/ A.A. Самарский, А.П. Михайлов. М.: Физматлит, 2002.-320 с.

95. Соболь И. М. Метод Монте-Карло/ И. М. Соболь. М.: Наука, 1985. - 82 с.

96. Яковлев Е. И. Машинная имитация/ Е. И. Яковлев — М.: Наука, 1975. — 158 с.

97. Госмен А. Численные методы исследования течений вязкой жидкости / А. Госмен, Р. Пан, А. Ранчел и др. -М.: Мир, 1972. 326 с.

98. Поттер Д. Вычислительные методы в физике/ Д. Поттер. М.: Мир, 1975. -392 с.

99. Роуч П. Вычислительная гидродинамика/ П. Роуч. — М.: Мир, 1980.—616 с.

100. Бредшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение/ П. Бредшоу. — М.: Мир, 1974,- 280 с.

101. Колмогоров А. Н. Уравнение турбулентного движения несжимаемой жидкости/ А. Н. Колмогоров //Изв. АН СССР. Отд. мат. наук. Сер. физ., 1942. -Т. 6-№ 1/2.

102. Повх И. JI. Техническая гидромеханика/ И. JI. Повх. — Д.: Машиностроение, 1969. 502 с.

103. Рахматулин Х.А. Основы газовой динамики взаимопроникающих движений сплошных сред / Х.А. Рахматулин //ПММ. 1956. - т. 20. - № 2. -С. 135-147.

104. Беннетт К. О. Гидродинамика, теплообмен и массообмен / К. О. Беннетт, Дж. Е. Майерс. М.: Недра, 1966. - 728 с.

105. Коузов П. А. Методы определения физико-химических свойств производственных пылей/ П. А. Коузов, JI. Я.Скрябина. — JL: Химия, 1983.- 142 с.

106. Пыль промышленная. Лабораторные методы исследования физико-химических свойств. — РТМ 26-14-10-77

107. Железнов И.Г. Сложные технические системы (оценка характеристик)/ И.Г. Железнов. -М.:Высшая школа, 1984. -119с.

108. Ахназарова С. JI. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии/ С. JI. Ахназарова, В. В.Кафаров. М.: Высшая школа, 1985.- 327 с.

109. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. /Н.Ш. Кремер.-М.:ЮНИТИ ДАНА, 2002.-543с.

110. Айвазян С.А. Прикладная статистика: основы моделирования и первичная обработка данных/ С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. -М.: Фининсы и статистика, 1983. 471с.

111. Статистические методы обработки эмпирических данных. Рекомендации.- М.: Изд-во стандартов, 1978. 232 с.

112. Шаптала В. Г. Некоторые вопросы устойчивости, трансформации и рассеяния волн конечной амплитуды в ограниченной плазме: Автореф. дис. . канд. физ-мат наук. Киев, 1975. - 15 с.

113. Шаптала В. Г. Принципы компьютерного моделирования обеспыливающей вентиляции производственных помещений/ В. Г. Шаптала, В. В.

114. Шаптала 11 Современные проблемы технического, естественно научного и гуманитарного знания: Сб. докл. II региональной научно-практической конф. Губкин, 2001. - С.169 - 173.

115. Воробьев Н. Д. Математическое моделирование на ЭВМ и САПР механического оборудования. Учебное пособие/ Н. Д. Воробьев. — Белгород: Изд-во БТИСМ, 1990. 93 с.

116. Кафаров В. В. Математическое моделирование основных процессов химических производств/ В. В. Кафаров, М. Б. Глебов. -М.: Высшая школа, 1991.- 400 с.

117. Окунева Г. JI. Математическое моделирование вентиляции производственных помещений/ Г. JI. Окунева, В. Г.Шаптала, В. В. Шаптала // Математическое моделирование в естественных и гуманитарных науках: Тезисы докладов. Воронеж, 2000. - С. 168 - 169.

118. Фукс Б. А. Функции комплексного переменного и некоторые их приложения/ Б. А.Фукс, Б. В. Шабат. М.: Наука, 1964. - 278 с.

119. Фильченков П. Ф. Приближенные методы конформных отображений /П. Ф. Фильченков Киев: Изд-во АН УССР, 1964. - 278 с.

120. Лаврик В. И. Справочник по конформным отображениям/ В. И. Лаврик, В. Н. Савенков Киев: Наукова думка, 1970. - 252 с.

121. Шаптала В. Г. Математическое моделирование в прикладных задачах механики двухфазных потоков. Учеб. пособие/ В. Г. Шаптала — Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1996.- 102 с.

122. Шаптала В. Г. Математическое моделирование движения двухфазных потоков в плоских каналах/ В. Г. Шаптала, С. В. Прудникова // Физико-математические методы в строительном материаловедении: Сб. науч. тр. М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1986. - С. 122 - 128.

123. Тихонов А. Н. Уравнения математической физики/ А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. М.: Наука, 1977. - 736 с.

124. Тимошенко С.П. Пластинки и оболочки/ С.П. Тимошенко, С. Войнов-ский-Кригер. -М.: Наука, 1966. 635с.

125. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости/ С. Патанкар-М.: Энергоатомиздат, 1984. — 150 с.

126. Белоцерковский О. М. Численное моделирование в механике сплошных сред/ О. М. Белоцерковский. -М.: Наука, 1984. 520 с.

127. Колмогоров А. Н. Локальная структура турбулентности несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса/ А. Н. Колмогоров // Доклады АН СССР 1942. -т. 30, №4. - С. 299 - 303.

128. Темам Р. Уравнения Навье Стокса. Теория и численный анализ. Пер. с англ /Р. Темам - М.: Мир, 1981. - 408 с.

129. Белоносов С. М. Краевые задачи для уравнений Навье-Стокса/ С. М. Бе-лоносов, К. Т. Черноус. -М.: Наука, 1985. 312 с.

130. Полежаев В. И. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса / В. И.Полежаев, А. В. Бунэ, М. А. Верезуб и др. М.: Наука, 1987. - 271 с.

131. Рихтмайер Р.Д. Разностные методы решения задач/ Р.Д. Рихтмайер, К. Мортон. -М.: Наука, 1975. 347 с.

132. Браиловская И. Ю. Разностные методы решения уравнений Навье-Стокса / И. Ю. Браиловская, Т. В. Кускова, Л. А. Чудов // Вычислительные методы и программирование. Вып. 11. М.: Изд-во МГУ, 1968. — С. 3 — 18.

133. Самарский A.A. Теория разностных схем/ А.А.Самарский. — М.: Наука, 1983.- 450 с.

134. Берковский Б. М. Вычислительный эксперимент в конвекции/ Б. М. Бер-ковский, В. К. Полевников Минск: Университетское, 1988. — 167 с.

135. Шаптала В. Г. Математическое моделирование вентиляции производственных помещений/ В. Г. Шаптала, Г. Л. Окунева // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии", ч. 3. — Белгород, 1991. — С. 55.

136. Батурин В. В. Циркуляция воздуха в помещении в зависимости от положения приточных вытяжных отверстий/ В. В. Батурин, В. И. Ханжонков // Отопление и вентиляция. 1939. - № 4. - С. 29 - 33.

137. Ван-Дайк М. Альбом течений жидкости и газа/ М. Ван-Дайк. — М.: Мир, 1966.- 184 с.

138. Ландау Л. Д. Механика сплошных сред/ Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. — М.: Наука, 1986.-736 с.

139. Джалурия И. Естественная конвекция: Тепло- и массобмен/ И. Джалурия. -М.: Мир, 1983.-400 с.

140. Барон Л. И. Кусковатость и методы ее измерения/ Л. И. Барон. М.: Изд-во АН СССР, 1960.- 124 с.

141. Pettyiohn Е. I., Christianson Е. В. Chew. Eng. Progr // 1948. - № 44. - P. 36 -43.

142. Цибаровский Я. Процессы химической технологии/ Я. Цибаровский. — М.: Госхимиздат, 1958. 234 с.

143. Горбис 3. Р. Теплообмен дисперсных сквозных потоков/ 3. Р. Горбис -М.: Энергия, 1964.-296 с.

144. Smoluchowski М. // Bull. Acad. Sei., Cracow. 1911. № 28. -P. 67 - 74.

145. Смолуховский M. Коагуляция коллоидов/ М. Смолуховский — М.: ОНТИ, 1936.-С. 7-39.

146. Медников Е. П. Теория турбулентного переноса взвешенных частиц в проточных аэро- и гидродисперсных системах/ Е. П. Медников // ТОХТ — 1986. т. 20, № 3. - С. 366 - 374.

147. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика/В. Г. Левич. — М.: Физ-матгиз, 1959.-700 с.

148. Ужов В. Н. Очистка промышленных газов от пыли/ В. Н. Ужов, А. Ю. Вальдберг, Б. И. Мягков, И. И. Решидов М.: Химия, 1981.- 392с.

149. Верещагин И. П. Основы электрогазодинамики дисперсных систем /И. П. Верещагин, В. И. Левитов, Г. 3. Мирзабекян, M. М. Пашин. М.: Энергия, 1974.- 480 с.

150. Мирзабекян Г. 3. О влиянии коагуляции на эффективность улавливания частиц в электрофильтрах/ Г. 3. Мирзабекян // Электричество. — 1976. -№11.-С. 51-54.

151. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию/ П. Райст. М.: Мир, 1987 - 280 с.

152. Пеньков Н. В. О самосохраняющихся спектрах в теории коагуляции /Н. В. Пеньков //ЖПХ.- 1991.- №4.-С. 1116- 1118.

153. Волощук В. М. Кинетическая теория коагуляции/ В. М. Волощук — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 284 с.

154. Колмогоров А. Н. О логарифмически нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении/А. Н. Колмогоров// Докл. АН СССР, 1941.-Т. 31.- №2.-С. 132- 137.

155. Smoluohowski M. // Ann. Phys. 1915.-T. 46. -P. 1103 - 1110.

156. Ромашов Г. И. Теоретическая схема седиментации и коагуляции промышленных пылей/ Г. И. Ромашов. Д.: Изд-во ЛИОТ, 1936. - 77 с.

157. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов/ П. А. Коузов. Л.: Химия, 1987. — 312 с.

158. P. Rosin, Е. Rammler// Zement. 1927. - Т. 16. - S. 46 - 53.

159. Черный Л. М. Применение логарифмически-нормального закона распределения для расчета гранулометрических характеристик измельченных материалов/ Л. М. Черный // ДАН СССР. 1950. - Т. 72, № 5. - С. 75 - 83.

160. Бернштейн С. Н. Собрание сочетаний. Теория вероятностей. Математическая статистика/ С. Н. Бернштейн. М.: Наука, 1964. - Т. 4. — 577 с.

161. Авдеев Н. Я. Расчет гранулометрических характеристик полидисперсных систем / Ростов-на-Дону: Ростовское книжн. изд-во, 1966. 120 с.

162. Coy С. Гидродинамика многофазных систем/ С. Coy М.: Мир, 1971.— 536 с.

163. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами. Под. ред. Л. Е. Стернина. М.: Наука, 1980. - 376 с.

164. Шрайбер А. А. Гидромехеника двухкомпонентных потоков с твердым полидисперсным веществом/ А. А. Шрайбер, В. Н. Милютин, В. П. Яценко Киев: Наукова думка, 1980. - 252 с.

165. Клячко JI. С. Уравнения движения пылевых частиц в пылепреемных устройствах/ Л. С. Клячко // Отопление и вентиляция. 1934. - №4. — С. 2729.

166. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики/ Г.И. Марчук. — М.: Наука, 1980.-536 с.

167. Калиткин H.H. Численные методы/ H.H. Калиткин. -М.: Наука, 1978. -512 с.

168. Шаптала В. Г. Математическая модель движения зарядки и коагуляции частиц пыли в поле коронного разряда/ В. Г. Шаптала, Р. В. Солонин // Компьютерное моделирование. Сб. науч. тр. Белгород: Изд-во Бел-ГТАСМ, 1998. - С. 349 - 354.

169. Гулд X. Компьютерное моделирование в физике/ X. Гулд, Я. Тобочник. -М.: Мир, 1990. 545 с.

170. Левин Л. М. Исследование по физике грубодисперсных аэрозолей /Л. М. Левин М.: Изд-во АН СССР, 1961.-268 с.

171. Волощук В. М. Введение в гидродинамику грубодисперсных аэрозолей /В. М. Волощук. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 208 с.

172. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды/ Г. И. Марчук. М.: Наука, 1982. - 320 с.

173. Зельдович Я. Б. Элементы математической физики/ Я. Б. Зельдович,

174. A. Д. Мышкис. М.: Наука, 1973. - 351 с.

175. Пеньков В. Н. К теории разделительных процессов/ В. Н. Пеньков,

176. B. Б. Ведерников // Тр. Уральского нучн. иссл. хим. института. — Свердловск: УНИИХИМ, 1976. - вып.41. - С. 5 -10.

177. Shinichi В., Naoto Y., Yasuo H., Tomosada J. Particle turbulent diffusion in a dust laden round jet. AICKEJ. -1978. - T. 24. - № 3. - P. 509 - 519.

178. А. с. 1661450 (СССР). Аспирационные укрытия мест выгрузки сыпучих материалов. Наумов В. П., Минко В. А., ., Шаптала В. Г. — Опубл. в Б.И., 1991, № 25.

179. Шаптала В. Г. Аспирационное укрытие с внутренним пылеосадительным устройством/В. Г. Шаптала, С. В. Прудникова, Г. Г. Селиванов // Экспресс-информация ВНИИЭСМ. -М.: 1988. вып. 2. 1988 - С. 45 - 48.

180. А. с. № 1488521 (СССР). Аспирационные укрытия мест перегрузки сыпучих металлов. Минко В. А., Шаптала В. Г., Селиванов Г. Г., Прудникова C.B. Опубл. в Б.И., 1989, № 25.

181. Овсянников Ю. Г. Рециркуляционные системы аспирации оборудования механической переработки сыпучих материалов: Автореф. дис. .канд. техн. наук. — Белгород, 2000. 23 с.

182. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ И. Е.Идельчик. М.: Машиностроение, 1975. — 559 с.

183. Кузнецов В. А. Турбулентный перенос теплоты малотеплопроводящей жидкостью вблизи гладкой стенки/ В. А. Кузнецов // ТОХТ. 1991. — Т. 25. № 2-С. 286 - 288.

184. Минко В. А. Автоматизированная обработка результатов анализа дисперсного состава пылей и порошков. Методические указания / Минко В.

185. A., Шаптала В. Г., Кущев Л. А. и др. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1994.-40 с.

186. Шаптала В. Г. К расчету воздушно-струйных ограждений/ В. Г. Шаптала,

187. B. П. Титов, В. В. Мальцев и др. // Комплексное использование нерудных пород железорудных месторождений в ПСМ: Сб. науч. тр. — М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1982. С. 157 - 169.

188. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй/ Г. Н. Абрамович. — М.: Физматгиз, 1960. 715 с.

189. Гиршович Т. А. О турбулентной струе в сносящем потоке/ Т. А. Гиршо-вич // Изв. АН СССР, МЖГ. 1966. - № 1. - С. 151 - 153.

190. Гиршович Т. А. Теоретическое и экспериментальное исследование плоской турбулентной струи в сносящем потоке/ Т. А. Гиршович // Изд-во АН СССР, МЖГ. 1966. -№5 С. 75 - 82.

191. Бруяцкий Е. В. Интегральный метод расчета начального участка плоской турбулентной струи в сносящем потоке/ Е. В. Бруяцкий // Прикладная механика. 1978. - Т. 14. -№3 - С. 114 -120.

192. Бруяцкий Е. В. Плоская турбулентная струя в неоднородном сносящем потоке/ Е. В. Бруяцкий // Механика турбулентных потоков. — М.: Наука, 1980.-С. 272 279.

193. Аринцев Е. Н. Борьба с органической производственной пылью /Аринцев E.H., Богуславский Е.И., Василенко А.И. и др. Отв. ред. Шток-ман Е.А. -Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1985.- 176 с.

194. Шаптала В. Г. Определение интенсивности осаждения полидисперсной пыли/ В. Г. Шаптала, Н. Н. Подгорный // Комплексное использование нерудных пород железорудных месторождений в ПСМ: Сб. науч. тр. М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1982. - С. 151 - 156.

195. Знаменский С. Н. Об организации воздухообмена в пыльных помещениях/ С. Н. Знаменский // Исследования в области обеспыливания воздуха: Сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППМ, 1980. - С. 44 - 46.

196. Белоусов В. В. Теоретические основы процессов газоочистки/ В. В. Белоусов. М.: Металлургия, 1988. - 256 с.

197. Грачев Ю. Г. Исследование процесса отрыва твердых частиц от поверхностей под воздействием потока воздуха/ Ю. Г. Грачев, В. К. Ханнер, А. JI. Гришков // Сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1973. - №124. - С. 151 - 156.

198. Шаптала В. Г. Численная модель движения частиц в трубопроводах /В. Г. Шаптала, Ю. А.Феоктистов, В. А.Минко // Материалы Междунар. научно-технической конф. "Проблемы охраны производственной и окружающей среды". Белгород, 1997. - С. 124 - 125.

199. Шаптала В. Г. Компьютерное моделирование соударений частиц аэровзвесей со стенками пневмотранспортных трубопроводов/ В. Г. Шаптала, Ю. А. Феоктистов, В. А. Минко // Компьютерное моделирование: Сб. науч. тр. Белгород, 1998. - С. 355 - 361.

200. Шаптала В.Г. Моделирование движения двухфазных потоков в трубопроводах /В.Г. Шаптала, В.А. Минко, Ю.А. Феоктистов// Труды междунар. конф. "Проблемы охраны производственной и окружающей среды", Волгоград, 1997.-С. 124.

201. Шаптала В.Г. Расчет потерь давления при движении запыленных потоков в пневмотранспортных трубопроводах / В.Г. Шаптала, Ю.А. Феоктистов, А.Ю. Феоктистов // Труды НГАСУ, т. 5, №1 (16) Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2002.-С. 72-75.

202. Калинушкин М. П. О винтовом движении в трубопроводах / М. П. Кали-нушкин // Изв. АН СССР. 1952. -№ 3 - С. 359 - 366.

203. Энтин В.И. Разработка и анализ научных основ энергосберегающего сухого пылеулавливания в производстве огнеупоров. Дис. д-ра техн. наук. -Воронеж, 1999.-426 с.

204. Энтин В.И. Аэродинамические способы повышения эффективности систем и аппаратов пылеулавливания в производстве огнеупоров / В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Н.М. Анжеуров. Воронеж: Истоки, 1998. -326 с.

205. Вальдберг А.Ю. Технология пылеулавливания / А.Ю. Вальдберг, Л.М. Исянов, Э.Я. Тарат. Л.: Машиностроение, 1985. -192 с.

206. Завьялов Ю. С. Методы сплайн — функций/ Ю. С. Завьялов, Б. И. Квасов, В. Л. Мирошниченко М.: Наука, 1970. - 352 с.

207. Штым А.Н. Аэродинамика циклонно-вихревых камер/ А.Н. Штым Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1984. - 200 с.

208. Первов А. А. К вопросу о повышении эффективности сухих механических пылеуловителей/ А. А. Первов, А. Д. Мальгин // Промышленные очистка газов и аэрогидродинамика пылеулавливающих аппаратов. — Ярославль: Верхне-Волжск. кн. изд-во, 1975. С. 7 -14.

209. Пирумов А. И. Обеспыливание воздуха/ А. И. Пирумов. — М.: Стройиздат, 1981.-296 с.

210. Вальдберг А. Ю. Теоретические основы охраны атмосферного воздуха от загрязнения помышленными аэрозолями. Учебное пособие /А. Ю. Вальдберг, Л. М. Исянов, Ю. И. Яламов. С.-Пб.: МП "НИИОГАЗ - Фильтр" -СПбТИ ЦБП, 1993. - 235 с.

211. Deutseh W. Ann. Phys., - 1931. - Т. 10. - № 5. - P. 847. - 850.

212. Гольдштик М.А. Вихревые потоки / М.А. Гольдштик. -Новосибирск: Наука, 1981.-366 с.

213. Падва В. Ю. Оптимальные условия улавливания пыли циклонами /В. Ю. Падва // Водоснабжение и санитарная техника. 1968. - №4 - С. 6 - 10.

214. Селиванов Г. Г. Циклоны для очистки газов и воздуха от слипающихся пылей/ Г. Г. Селиванов // Промышленная и санитарная очистка газов. — 1984. -№1. С. 48-53.

215. A.c. 1421417 (СССР). Уловитель налипающей пыли // Наумов В. П., Минко В. А.,., Шаптала В. Г. Опубл. в Б.И., 1988, №33.

216. Вальдберг А. Ю. Сухие и мокрые методы очистки газов с предварительной зарядкой частиц пыли/ А. Ю. Вальдберг, В. В. Данилкин, Е. В. Кирш, С. С. Янковский // Промышленная и санитарная очистка газов. Серия ХМ 14. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1983. - 35 с.

217. Шаптала В. Г. О механизме очистки воздуха в комбинированном пылеуловителе/ В. Г. Шаптала, Л. А. Кущев, В. П. Рудаков // Совершенствование химической технологии строительных материалов: Сб. науч. тр. — М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1981.-С. 193- 199.

218. Шаптала В. Г. Направленное движение частиц мелкодисперсного аэрозоля в трубчатом электрофильтре/ В. Г. Шаптала // Фйзико-химия строительных материалов: Сб. науч. тр. . М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1983 — С. 146- 156.

219. Шаптала В. Г. К расчету эффективности трубчатых электрофильтров /Шаптала В. Г. // Физико-химия строительных материалов: Сб. науч. тр. -М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1983. С. 167 - 176.

220. Басаргин Б.Н. Оценка фракционной эффективности трубчатых электрофильтров / Б.Н. Басаргин, В.Г. Шаптала, Л.А. Кущев // Известия вузов. Химия и химическая технология. 1988. т. 31. - № 4. -С. 111-113.

221. Бортник И. М. Электрофизические основы техники высоких напряжений / И. М. Бортник, И. П. Верещагин и др. М.: Энергоатомиздат, 1993. -355 с.

222. Giles W. В. -Ргос. 1st. Symp. on the Transfer and Utilization of Porticulate Control Technology. 1979. -T.3.- №5 - P. 291 -298.

223. Левич В. Г. Курс теоретической физики/ В. Г. Левич М.: Наука, 1971. — 910 с.

224. Шаптала В. Г. Методы расчета электроциклов / В. Г. Шаптала, Л. А. Кущев, В. А. Минко // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Очистка газовых выбросов от пыли на предприятиях различных отраслей промышленности". М., 1983. - С. 75 - 76.

225. Шаптала В. Г. Электроосаждение пыли из вращающегося потока воздуха / В. Г. Шаптала, Л. А. Кущев // Обеспыливание технологических процессов в ПСМ: Сб. науч. тр. М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1984. - С. 113 -121.

226. Шаптала В. Г. Интенсификация работы пылеулавливающих систем, сочетающие различные механизмы осаждения/ В. Г. Шаптала, Л. А. Кущев // Исследования в области обеспыливания воздуха: Сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1984. -С. 111-115.

227. Минко В. А. Расчет и организация систем обеспыливания цехов по производству силикатного кирпича / В. А. Минко, В. А. Никорюкин, В. Г.

228. Шаптала, H. H. Подгорный // Строительные материалы. 1980. - №9. — С. 19-23.

229. Шаптала В. Г. О повышении эффективности воздухообмена цехов силикатного кирпича/ В. Г. Шаптала, H. Н. Подгорный // Совершенствование химической технологии строительных материалов: Сб. нуач. тр. — М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1981. С. 152 - 158.

230. Шаптала В. Г. Расчет обеспыливающей вентиляции на предприятиях промышленности строительных материалов/ В. Г. Шаптала // Строительные материалы. 1981. - № 8. - С. 17 - 18.

231. Courant R., Isaacson Е., Rees M. // Comput. On Pure and Appl. Math. 1952. — T.5. № 3. - P. 243 - 255.

232. Том A. Числовые расчеты полей в технике и физике/ А. Том , К. Эйплт. — М.: Энергия, 1964. 208 с.

233. Young D. Iterative methods for solving partial difference of elliptic type // Trans. Amer. Math. Soc. 1954. - T.76. - № 5 - P. 92 - 111.

234. Woods L. C. // Aeronaut. Quart. 1954. -T. 5. - № 3. - P. 176 - 184.

235. Шаптала В. Г. Численное моделирование воздухообмена цехов с пыле- и теплогазовыделениями /Шаптала В. Г., Окунева Г. Л., Шаптала В. В. // Изв. Вузов. Строительство. 2000. № 10. - С. 102 - 106.

236. Шаптала В. Г. Вентиляция помещений со значительным выделением тепла и влаги/ В. Г. Шаптала // Обеспыливание технологических процессов впромышленных строительных материалов: Сб. науч. тр. — М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1984. -С. 122 137.

237. Шаптала В. Г. Особенности массообмена пыли в производственных помещениях/ В. Г. Шаптала, В. А. Минко // Известия Вузов. Строительство и архитектура. 1980. - №8. - С. 108-112.

238. Шаптала В. Г. Исследования нестационарных процессов вентиляции пыльных помещений/ В. Г. Шаптала // Физико-математические методы в исследовании свойств строительных материалов и в их производстве: Сб. науч. тр. М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1982. С. 5 - 14.

239. Минко В. А. Определение параметров сосредоточенного и распределенного выделения пыли по ее концентрации/ В. А. Минко, В. Г. Шаптала // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1979. №7. - С. 116-120.

240. Грин X. Аэрозоли пыли, дымы и туманы/ X. Грин, В. Лейн. - М.: Химия, 1972. 428 с.

241. Шаптала В. Г. Математическое моделирование процессов разделения высокотемпературных аэрозолей/ В. Г. Шаптала, В. А. Зайцев, А. В. Борзен-ков // Тезисы IV Международной конференции по пневматическому транспортированию, Будапешт, 1990.

242. Шаптала В. Г. О пылединамике котлов утилизаторов / В. Г. Шаптала, В. А. Зайцев, А. В. Борзенков // Борьба с пылью на предприятиях по переработке сыпучих материалов: Сб. науч. тр. - Белгород: Изд-во БТИСМ, 1990.-С. 12-20.

243. Шаптала В. Г. Математическое моделирование выноса пыли из вращающихся цементных печей/ В. Г. Шаптала // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии". Белгород, 1991. - ч. 2 - С. 6 - 7.

244. Берлянд М. Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы / М. Е. Берлянд. -JL: Госметиоиздат, 1985. 272 с.

245. Реттер Э. И. Архитектурно-строительная аэродинамика/ Э. И. Реттер. — М.: Стройиздат, 1981.-294 с.

246. Бутусов О.Б. Компьютерное моделирование распространения выбросов химических предприятий с учетом обтекания техногенного препятствия /О.Б. Бутусов, В.П. Мешалкин, Б.Е. Сельский // Теоретические основы химической технологии. — 1999. т.ЗЗ. №1. С. 79-86.

247. Бретшнайдер Б. Охрана воздушного бассейна от загрязнений: технология и контроль/ Б. Бретшнайдер, И. Курфюрст Л.: Химия, 1989. - 288 с.

248. Никитин B.C. Проветривание промышленных площадок и прилегающих к ним территорий /В. С. Никитин, Н.Т. Максимкина, В.Т. Самсонова, Л.В. Плотникова. -М.: Стройиздат, 1980. -200 с.

249. Шаптала В. Г. Основы расчета комплексных систем обеспыливания цехов силикатного кирпича/ В. Г. Шаптала, Н. Н. Подгорный // Труды НИПИ

250. ОТСТРОМ. Новоросийск: Изд-во НИПИОТСТРОМ, 1981. - вып. XXI. -С. 63 -69.

251. Сергеев И.В. Организация и финансирование инвестиций/ И.В.Сергеев, И.И. Веретенникова. -М.: Финансы и статистика, 2000. 272 с.

252. Карманов В.Г. Математическое программирование/ В.Г. Карманов — М.: Физматлит, 2001. -264 с.

253. Брусенцев А. Г. Применение статистических методов и ЭВМ в задачах управления, контроля качества оптимизации технологических процессов. Учебное пособие / А. Г. Брусенцев, В. Д. Ряполов, . В. Г. Шаптала — М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ, 1986. 117 с.

254. Минко В. А. Комплексное обеспыливание помещений при производстве цемента/В. А. Минко, В. Г. Шаптала // Цемент. 1990. - №12 - С. 15 - 17.

255. Шаптала В. Г. Математическое моделирование комплексного обеспыливания производственных помещений/ В. Г. Шаптала, Г. JI. Окунева // Научные достижения в строительстве и внедрение их результатов: Тез. докл. Республ. конф., Вильнюс, 1990. С. 14-15.

256. Ахназарова С. JI. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров М.: Высшая школа, 1985. — 327 с.

257. Бояринов А. И. Методы оптимизации в химической технологии /А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. М.: Химия, 1975. - 576 с.

258. Реклейтис Г. Оптимизация в технике. В 2-х кн./ Г.Реклейтис, А. Рейвинд-ран, К. Рэгсдел -М.: Мир, 1986.-349 е., 318 с.

259. Минко В. А. Проектирование обеспыливающих систем. Методические указания / В. А. Минко, Н. И. Кулешов, В. Г. Шаптала и др. — Белгород: Изд-во БТИСМ,1986. 76 с.

260. Корячко В. П. Теоретические основы САПР/ В. П. Корячко, В. М. Курей-чик, И. П. Наренков. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 400 с.

261. Шаптала В. Г. Математическое обеспечение САПР машин и оборудования промышленной экологии. Учебное пособие / В. Г. Шаптала, В. А. Минко, И. Н. Логачев и др. Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 1999. -90 с.

262. Шаптала В. Г. О математической модели системы управления электрофильтрами / В. Г. Шаптала, Т. Н. Лавриненко// Управляющие системы и работы в промышленности строительных материалов: Сб. науч. тр. — М.: Изд-во МИСИ, БТИСМ,1987. С. 121 - 125.

263. Кущев Л.А. Разработка метода эффективного улавливания капельного аэрозоля при производстве никеля / Л.А. Кущев, В.Г. Шаптала, В.Б. Карп-ман, Г.Л. Окунева // Вестник Оренбургского государственного университета. 2002. -№3с. 49-54.

264. Кущев Л.А. Повышение эффективности очистки отходящих газов при производстве никеля/Л.А. Кущев, В.Г. Шаптала, В.Б. Карпман, Г.Л. Окунева // Безопасность жизнедеятельности.-2002 -№7-С. 29-31.

265. Кущев Л.А. Интенсификация работы аппарата мокрой очистки при улавливании капельного аэрозоля / Л.А. Кущев, В.Г. Шаптала, В.Б. Карпман, Г.Л. Окунева //Известия вузов. Цветная металлургия. — 2002-ЖЗ. -С. 73-75.

266. Кущев Л.А. Математическая модель каплеулавливания в мокром инерционном электростатическом фильтре/ Л.А. Кущев, В.Г. Шаптала, В.Б. Карпман, Г.Л. Окунева // Известия вузов. Цветная металлургия. 2002-№4. -С.64 -67.

267. Шаптала В.Г. Моделирование и оптимизация обеспыливания производственной воздушной среды / В.Г. Шаптала // Известия вузов Северо-Кавказ. регион. Технические науки. — 2003. Спецвыпуск: Математическое моделирование и компьютерные технологии. -С. 117-120.

268. Методика расчета комбинированных пылеуловителей (утверждена МПСМ РСФСР) М.: БТИСМ, МПСМ РСФСР (Росорггехстром), 1985.

269. Методика расчета общеобменной вентиляции производственных помещений предприятий строительных материалов (утверждена МПСМ РСФСР) М.: БТИСМ, МПСМ РСФСР (Росорггехстром), 1985.