Numerical particle-based analysis of the effects responsible for acoustic particle agglomeration

Markauskas, Darius; Kačianauskas, Rimantas; Maknickas, Algirdas

doi:10.1016/j.apt.2014.12.008

Cited by 38 publications

(12 citation statements)

References 33 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Sprendiniai gaunami taikant skaitinio integravimo metodus, dažniausia išreikštine forma. Žinant diskrečiojo elemento kinematinius parametrus fiksuotu laiko momentu, apskaičiuojamos veikiančios jėgos (Markauskas et al 2014).…”

Section: Dalelių Greičių Ir Padėties Nustatymas Akustiniame Laukeunclassified

Modelling of Particles Aglomeration in the Acoustic Field / Dalelių Aglomeracijos Akustiniame Lauke Modeliavimas

Grinbergienė

Čereška

2017

Mokslas – Lietuvos Ateitis

View full text Add to dashboard Cite

2016 © Straipsnio autoriai. Leidėjas VGTU leidykla "Technika". Šis straipsnis yra atvirosios prieigos straipsnis, turintis Kūrybinių bendrijų (Creative Commons) licenciją (CC BY-NC 4.0), kuri leidžia neribotą straipsnio ar jo dalių panaudą su privaloma sąlyga nurodyti autorių ir pirminį šaltinį. Straipsnis ar jo dalys negali būti naudojami komerciniams tikslams. Šio darbo tikslas -atlikti dviejų dalelių aglomeracijos akustiniame lauke modeliavimą, taikant DEM ir nustatyti proceso dėsningumus. MOKSLAS -LIETUVOS ATEITIS SCIENCE -FUTURE OF LITHUANIA Dalelių aglomeracijos proceso matematinis modeliavimasModeliuojant dalelių aglomeracijos procesus, svarbu nustatyti minimalų atstumą tarp dalelių, kuriam esant jos gali koaguliuoti. Tarus, kad aerozolinės dalelės yra pasiskirsčiusios tolygiai 1 cm³, atstumas tarp jų nustatomas taip (Mednikov 1963):Po aglomeracijos pradinė dalelių koncentracija n 0 per laiką t sumažėja iki koncentracijos n, kartu aerozolinių dalelių spindulys kinta nuo 0 p r iki p r , o jo reikšmę galima apskaičiuoti pagal šią formulę:Dalelių judėjimui oro sraute turi įtakos garso bangų poveikis. Garso bangos dažnis Reikšminiai žodžiai: akustinis laukas, dalelės, aglomeracija, DEM. ĮvadasOro užterštumas kietosiomis dalelėmis -pagrindinė miestų aplinkos oro kokybės problema. Kietosios dalelės -tai ore esančių dalelių ir skysčio lašelių (aerozolių) mišinys, kurio sudėtyje gali būti įvairių komponentų: rūgščių, sulfatų, nitratų, organinių junginių, metalų, dirvožemio dalelių, dulkių, suodžių ir kt. Į orą išmetamos kietosios dalelės labai skiriasi savo fizine ir chemine sudėtimi, skirtingi yra dalelių dydžiai ir jų išmetimo šaltiniai. Kuo mažesnis dalelių skersmuo, tuo gilesnius kvėpa-vimo takus jos pasiekia ir gali pradėti kauptis tam tikrose plaučių vietose ar netgi patekti į kraują. Dalelės (kurių dydis ore yra nuo 2,5 μm iki 10 μm) kelia didžiausią susirūpinimą, nes jos yra gana mažos, todėl gali prasiskverbti giliai į plaučius ir sukelti didelę grėsmę žmogaus sveikatai. Didesnės kietosios dalelės sulaikomos viršutiniuose kvėpavimo takuose ir dažniausiai čiaudint ar kosint iš jų pašalinamos.Šiuo metu naujausios Europos Sąjungos direktyvos reikalauja kuo veiksmingiau mažinti į atmosferą išskiriamų smulkių dalelių kiekį. Tam tikslui kuriami įvairūs šiuolai-kiniai oro valymo įrenginiai, būdai ir metodai. Vienas iš tokių būdų -dalelių, veikiamų akustinio lauko, aglomeracija (Čereška et al. 2016). Dalelės susijungia į stambesnius darinius ir dėl pasidėjusios masės yra greičiau ir efektyviau nusodinamos. Tačiau reikia žinoti, kokie mechanizmai ir jėgos turi įtakos šio proceso efektyvumui.Prieš modeliuojant dalelių aglomeracijos procesą, svarbu išnagrinėti pagrindinius aglomeracijos dėsnius ir turėti pradinius duomenis, kurie padės sužinoti, ar dalelės

show abstract

Section: Dalelių Greičių Ir Padėties Nustatymas Akustiniame Laukeunclassified

Modelling of Particles Aglomeration in the Acoustic Field / Dalelių Aglomeracijos Akustiniame Lauke Modeliavimas

Grinbergienė

Čereška

2017

Mokslas – Lietuvos Ateitis

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Koaguliacija dėl ortokinetinės sąveikos vyksta tarp dalelių, kurios juda akustiniu lauku paveiktoje terpėje, skirtingais greičiais ir skirtingomis amplitudėmis (Liu et al 2009;Markauskas et al 2014).…”

Section: įVadasunclassified

“…Svarbiausia fizikinio modelio dalis yra koaguliacijos mechanizmų apibūdinimas. Fizikinis modelis įvertina koaguliacijos efektą, atsirandantį dėl ortokinetinio ir hidrodinaminio akustinių bangų mechanizmo (Yun et al 2014).Koaguliacija dėl ortokinetinės sąveikos vyksta tarp dalelių, kurios juda akustiniu lauku paveiktoje terpėje, skirtingais greičiais ir skirtingomis amplitudėmis (Liu et al 2009;Markauskas et al 2014).Pagrindinis veiksnys, nustatantis aerozolio dalelių judėjimo sraute ypatumus, yra tas, kad jų svoris, palyginti su aplinkos molekulėmis, kur kas didesnis (aerozolio daleles stipriau nei dujų molekules veikia inercijos jėga) (Vekteris et al 2014).Mono-ir polidispersinių aerozolių mažinimas yra pagrindinė aplinkosaugos problema. Akustinė koaguliacija tinka aerozoliams, kurių dalelių dydis yra iki 10 μm.…”

unclassified

Experimental Investigation of Acoustic Field Influence for Aerosols Particles / Akustinio Lauko Įtakos Aerozolio Dalelių Koaguliacijai Eksperimentiniai Tyrimai

Tetsman

Grinbergienė

Čereška

2016

Mokslas – Lietuvos Ateitis

View full text Add to dashboard Cite

Santrauka. Atlikti labai mažo skersmens kietųjų dalelių koaguliacijos efektyvumo, priklausomai nuo akustinio lauko garso slėgio ir dažnio, tyrimai. Aprašytas tyrimams atlikti naudotas eksperimentinis stendas ir eksperimentų atlikimo metodika. Akustiniam laukui žadinti naudoti du garso generatoriai: pjezoelektrinis ir aeroakustinis. Atlikus tyrimus nustatyta, kad, didė-jant akustinio poveikio dažniui, dalelių koaguliacijos greitis didėja, kai dalelių skersmuo neviršija 1 μm. Efektyviausiai dalelių iki 1 μm skersmens koaguliacijai reikia ultragarsinių dažnių, didesnio nei 1 μm skersmens dalelėms reikia žemesnio dažnio už ultragarsinį.Reikšminiai žodžiai: akustinis laukas, garso dažnis, aerozolio dalelės, koaguliacija. ĮvadasKoaguliacija -dalelių sukibimas į stambesnius agregatus. Svarbiausia fizikinio modelio dalis yra koaguliacijos mechanizmų apibūdinimas. Fizikinis modelis įvertina koaguliacijos efektą, atsirandantį dėl ortokinetinio ir hidrodinaminio akustinių bangų mechanizmo (Yun et al. 2014).Koaguliacija dėl ortokinetinės sąveikos vyksta tarp dalelių, kurios juda akustiniu lauku paveiktoje terpėje, skirtingais greičiais ir skirtingomis amplitudėmis (Liu et al. 2009;Markauskas et al. 2014).Pagrindinis veiksnys, nustatantis aerozolio dalelių judėjimo sraute ypatumus, yra tas, kad jų svoris, palyginti su aplinkos molekulėmis, kur kas didesnis (aerozolio daleles stipriau nei dujų molekules veikia inercijos jėga) (Vekteris et al. 2014).Mono-ir polidispersinių aerozolių mažinimas yra pagrindinė aplinkosaugos problema. Akustinė koaguliacija tinka aerozoliams, kurių dalelių dydis yra iki 10 μm. Bet ji mažai efektyvi mažos koncentracijos aerozoliams, nes dėl didelio atstumo tarp dalelių mažai tikėtina, kad pradės veikti hidrodinaminės jėgos. Dalelių judėjimo lygtys gaunamos remiantis žinomais klasikinės hidrodinamikos dėsniais.Aerozolio daleles dujinėje terpėje veikia išorinės jė-gos -tarp dalelių esančios pasipriešinimo ir hidrodinaminės jėgos. Prie išorinių jėgų priskiriamos sunkio jėgos, elektrostatinės jėgos ir t. t. Jėgos, veikiančios dalelę iš judamos arba nejudamos terpės pusės, priskiriamos prie pasipriešini-mo jėgų. Kai dalelės svyruoja akustiniame lauke, pasipriešinimo jėgas galima priskirti prie išorinių. Norint nustatyti akustinio poveikio režimus, reikia žinoti dujų dispersinės sistemos iširimo laiko priklausomybę nuo dydžių, charakterizuojančių tokį poveikį, tai yra, nuo akustinių virpesių dažnio ir garso slėgio. Šios priklausomybės nustatomos pagal dviejų fazių fizines savybes: dujinės fazės tankį ir slėgį, kietos fazės tankį ir tiriamo aerozolio dispersinę sąveiką.Autoriai (Song et al. 1994;Hoffmann 2000;Ezekoye, Wibowo 1999), nagrinėjantys hidrodinaminę komponentę, sukeliančią susidūrimo tikimybę, nustatė, kad esant mažoms dalelėms (iki 10 µm), kai garso slėgis iki 137 dB, Reinoldso skaičius yra mažesnis negu 0,4. Santykinis vibracinių dalelių greitis yra artimas santykiniam nusistovėjimo greičiui, taigi ortokinetikos susidūrimas nebėra reikšmingas. Gravitacija nėra veiksminga skaičiuojant ortokineti...

show abstract

“…Markauskas and Zhang demonstrated that the acoustic wake effect was the major acoustic mechanism. 24,25 By contrast, Fan's research showed that a combination of orthokinetic interaction and gravity sedimentation dominated the acoustic agglomeration process. 26 Dong, however, indicated that the acoustic wake effect was more important at higher frequencies for all particles, whereas orthokinetic interaction dominated at low frequencies.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 97%

Insights into agglomeration and separation of fly-ash particles in a sound wave field

Liu

et al. 2019

RSC Adv.

View full text Add to dashboard Cite

The efficiency of fine particle removal by using traditional devices is relatively low. Acoustic agglomeration is an effective pretreatment method that agglomerates particles before they enter a particulate control device so that they can be easily removed. The movements of particles exposed in a sound wave field were captured using a high-speed camera in this study. Agglomeration and separation of two particles were directly observed. Photographs were analyzed frame by frame to obtain motion information. A model was constructed, and COMSOL Multiphysics software was employed to simulate their relative motions.The simulation results matched the experimental results well. The conditions under which an aggregate consisting of two particles will be separated by a sound wave were calculated. The calculated results revealed that a non-breakable region exists: when sizes of primary particles are within this region, agglomerates will not be separated into smaller particles, but outside this region, agglomerates can be separated. The observation of particle motion deepens understanding of acoustic agglomeration and separation processes taking place in the agglomeration chamber. The calculation of separation of agglomerates can guide enhancement of acoustic agglomeration processes.

show abstract

Numerical particle-based analysis of the effects responsible for acoustic particle agglomeration

Cited by 38 publications

References 33 publications

Modelling of Particles Aglomeration in the Acoustic Field / Dalelių Aglomeracijos Akustiniame Lauke Modeliavimas

Modelling of Particles Aglomeration in the Acoustic Field / Dalelių Aglomeracijos Akustiniame Lauke Modeliavimas

Experimental Investigation of Acoustic Field Influence for Aerosols Particles / Akustinio Lauko Įtakos Aerozolio Dalelių Koaguliacijai Eksperimentiniai Tyrimai

Insights into agglomeration and separation of fly-ash particles in a sound wave field

Contact Info

Product

Resources

About