Modeling of hydrodynamics, heat transfer, and averaging of granular media in a pneumatic circulation apparatus | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 88. DOI: 10.17223/19988621/88/13

Modeling of hydrodynamics, heat transfer, and averaging of granular media in a pneumatic circulation apparatus

The mathematical modeling of hydrodynamics, heat transfer, and averaging of a highly concentrated granular medium in the working area of a vertical pneumatic circulation apparatus is performed. The hydrodynamics of a dense layer of the granular medium is described by a non-Newtonian model with partial slip conditions on solid walls. Such a representation of the granular medium dynamics allows one to approve theoretical calculations with available experimental data for a steady flow in a flat channel. The numerical applicability of the partial slip condition for a non-Newtonian fluid is confirmed by the analytical dependences obtained by the authors for a steady flow in a circular tube and a flat channel, which are transformed into the known analytical formulas under no-slip conditions for a non-Newtonian medium. On the basis of the proposed model, the heat exchange intensity is analyzed when setting the constant heat flux density or the constant temperature on the annular shelves in the apparatus. The intensity of the granular mixture averaging in the bunker with the introduction of additional annular shelves is studied, and the efficiency of granular mixture mixing during rotation is considered. A method for analyzing the mixing of a granular medium in dynamics in each local area of the apparatus is proposed, which is based on the determination of the inhomogeneity coefficient. The results of this study can be used when developing powder technology devices for drying, mixing, dosing, and transport.

Download file
Counter downloads: 5

Keywords

non-Newtonian medium, granules, heat, velocity, mixing, mathematical model

Authors

NameOrganizationE-mail
Shvab Aleksandr V.Tomsk State Universityavshvab@inbox.ru
Musin Sergey V.Tomsk State Universitymmnt98@mail.ru
Всего: 2

References

Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 2004. 750 с.
Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. М.: Наука, 1976. 499 с.
Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. М.: Химия, 1988. 352 с.
Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 215 с.
Матур К., Эпстайн Н. Фонтанирующий слой: пер. с англ. Л.: Химия, 1978. 288 с.
Росляк А.Т., Бирюков Ю.А., Пачин В.Н. Пневматические методы и аппараты порошко вой технологии. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990. 272 с.
Авторское свидетельство СССР №770520 Пневматический смеситель / В.А. Шваб, Ю.А. Бирюков, Л.Н. Богданов. [Б.и.], 1980. № 38.
Ширко И.В. Механика гранулированных сред. Теория быстрых движений. М.: Мир, 1985. 280 с.
Шваб А.В., Марценко А.А. Динамика плотного слоя гранулированной среды в пневма тическом циркуляционном аппарате // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2016. № 4. С. 115-122.
Неддерман Р., Девис С., Хортон Д. Течение гранулированных материалов вокруг препятствий // Механика гранулированных сред. Теория быстрых движений. М.: Мир, 1985. С. 228-241.
Гениев Г.А. Вопросы динамики сыпучей среды. М.: Госстройиздат, 1958. 122 с.
Savage S.B. Gravity flow of cohesionless granular materials in chutes and channels //j. Fluid Mech. 1979. V. 92, pt. 1. P. 53-96.
Шваб А.В., Марценко М.С., Рыжих Ю.Н. Моделирование гидродинамики и процесса усреднения высококонцентрированной гранулированной среды в аппаратах порошковой технологии. // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84, № 4. С. 676-681.
Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Физматгиз, 1960. 243 с.
Шульман З.П. Конвективный тепломассоперенос реологически сложных жидкостей. М.: Энергия, 1975. 351 с.
Пейре Р. Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 352 с.
Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. 149 с.
Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967. 412 с.
Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. М.: Химия, 1974. 688 с.
Горбис З.Р. Теплообмен и гидромеханика дисперсных сквозных потоков. М.: Энергия. 1970. 424 с.
 Modeling of hydrodynamics, heat transfer, and averaging of granular media in a pneumatic circulation apparatus | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 88. DOI: 10.17223/19988621/88/13

Modeling of hydrodynamics, heat transfer, and averaging of granular media in a pneumatic circulation apparatus | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 88. DOI: 10.17223/19988621/88/13

Download full-text version
Counter downloads: 142