Оптимизация распределения воздушного потока в адсорбционных фильтрах с коротким диффузором: комбинированный подход на основе перфорированной пластины и профилированного слоя адсорбента
DOI: 10.17586/1606-4313-2026-25-2-12-19
УДК 66.074
Корнеева А. С., Филькин Н.Ю.
Ключевые слова: адсорбционный фильтр, короткий диффузор, профилирование адсорбционного слоя, перфорированная пластина, коэффициент неравномерного распределения, CFD-моделирование, вычислительная газодинамика, аэродинамическое сопротивление.
УДК 66.074
Оптимизация распределения воздушного потока в адсорбционных фильтрах с коротким диффузором: комбинированный подход на основе перфорированной пластины и профилированного слоя адсорбента
Ссылка для цитирования: Корнеева А.С., Филькин Н.Ю. Оптимизация распределения воздушного потока в адсорбционных фильтрах с коротким диффузором: комбинированный подход на основе перфорированной пластины и профилированного слоя адсорбента. // Вестник Международной академии холода. 2026. № 2. С. 12-19. DOI: 10.17586/1606-4313-2026-25-2-12-19 [Korneeva A.S., Fil’kin N.Yu. Optimization of air flow distribution in short diffuser adsorption filters: a combined approach based on a perforated plate and a profiled adsorbent layer. Journal of International Academy of Refrigeration. 2026. No 2. p. 12-19. DOI: 10.17586/1606-4313-2026-25-2-12-19 (in Russian)]
Аннотация
Работа посвящена решению актуальной проблемы неравномерного распределения воздушного потока в адсорбционных фильтрах с коротким диффузором. Данная проблема является критической для многих отраслей промышленности, включая химическое производство, фармацевтику и системы кондиционирования воздуха, где требуется высокоэффективная очистка газовых выбросов от вредных примесей. Неравномерность потока приводит к преждевременному истощению адсорбента на отдельных участках слоя, в то время как другие зоны используются неполно, что значительно снижает общую эффективность очистки и увеличивает эксплуатационные расходы. Таким образом, поиск методов выравнивания скорости потока представляет собой важную научно-техническую задачу. В исследовании предложен комбинированный метод повышения равномерности воздушного потока, объединяющий установку перфорированной пластины и профилирование слоя адсорбента. Методом CFD-моделирования в ANSYS CFX проведено сравнительное исследование четырех вариантов проточной части фильтра: базовой конфигурации, варианта только с перфорированной пластиной, только с профилированным слоем и их комбинации. Установлено, что раздельное применение методов недостаточно эффективно: отдельно установленная пластина увеличивает неравномерность (K = 2,80), а профилирование, хотя и выравнивает фронт скорости, дает незначительное улучшение (K = 1,90). Ключевой вывод заключается в том, что комбинированное использование обоих методов обеспечивает синергетический эффект, снижая коэффициент неравномерности до 1,50. Таким образом, результаты исследования показывают перспективность гибридного подхода для создания высокоэффективных адсорбционных фильтров с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Данное инженерное решение позволяет не только повысить степень очистки за счет более полного использования емкости адсорбента, но и снизить аэродинамическое сопротивление системы, что ведет к уменьшению энергозатрат.
Аннотация
Работа посвящена решению актуальной проблемы неравномерного распределения воздушного потока в адсорбционных фильтрах с коротким диффузором. Данная проблема является критической для многих отраслей промышленности, включая химическое производство, фармацевтику и системы кондиционирования воздуха, где требуется высокоэффективная очистка газовых выбросов от вредных примесей. Неравномерность потока приводит к преждевременному истощению адсорбента на отдельных участках слоя, в то время как другие зоны используются неполно, что значительно снижает общую эффективность очистки и увеличивает эксплуатационные расходы. Таким образом, поиск методов выравнивания скорости потока представляет собой важную научно-техническую задачу. В исследовании предложен комбинированный метод повышения равномерности воздушного потока, объединяющий установку перфорированной пластины и профилирование слоя адсорбента. Методом CFD-моделирования в ANSYS CFX проведено сравнительное исследование четырех вариантов проточной части фильтра: базовой конфигурации, варианта только с перфорированной пластиной, только с профилированным слоем и их комбинации. Установлено, что раздельное применение методов недостаточно эффективно: отдельно установленная пластина увеличивает неравномерность (K = 2,80), а профилирование, хотя и выравнивает фронт скорости, дает незначительное улучшение (K = 1,90). Ключевой вывод заключается в том, что комбинированное использование обоих методов обеспечивает синергетический эффект, снижая коэффициент неравномерности до 1,50. Таким образом, результаты исследования показывают перспективность гибридного подхода для создания высокоэффективных адсорбционных фильтров с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Данное инженерное решение позволяет не только повысить степень очистки за счет более полного использования емкости адсорбента, но и снизить аэродинамическое сопротивление системы, что ведет к уменьшению энергозатрат.
Ключевые слова: адсорбционный фильтр, короткий диффузор, профилирование адсорбционного слоя, перфорированная пластина, коэффициент неравномерного распределения, CFD-моделирование, вычислительная газодинамика, аэродинамическое сопротивление.
English
Русский
