Mathematical model of motion in the dusty air flow filter respirator

Yuriy Cheberiachko
2017 Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series New solutions in modern technologies  
АННОТАЦИЯ В статье приведены результаты математического моделирования движение запыленных потоков воздуха в фильтре респиратора. Разработана математическая модель для получения рациональных геометрических параметров предфильтрующей и фильтрующей зон респиратора. Получены зависимости между аэродинамическими и геометрические параметры предфильтрующей и фильтрующей зон респиратора. Определены геометрические параметры фильтра с наибольшей эффективностью очистки запыленного потока. Разработана
more » ... . Разработана математическая модель позволяет получать рациональных геометрических параметров фильтра респиратора. Ключевые слова: респиратор; предфильтрующая и фильтрующая зоны респиратора; математическое моделирование; метод наименьших квадратов; метод конечных элементов; метод локальных вариаций. ABSTRACT Purpose. To determine the relationship between the filter parameters and the aerodynamic characteristics of the dustair flow in order to improve its dust collection efficiency. Method. The airflow velocities distribution and pressure drop gradients across a filter was studied on a mathematical model using the least squares method, finite elements, and local variations. This technique allows to obtain kinematic parameters of the dusty flow, as well as the density distribution over the volume of the filter model. The mathematical model adequacy in modeling the dusty flows filtration through a respirator was established on an experimental bench. Results. A mathematical model for obtaining rational geometric parameters of the prefiltration and the respirator filtration zones has been developed. Scientific novelty. Mathematical modeling of aerodynamic processes in a filter with the help a 4 nonlinear differential equations system the first order in partial derivatives, describing the motion of a dusty stream in it. Dependences between aerodynamic and geometric parameters of the prefiltration and filtration zones of the respirator are obtained. Practical novelty. Geometric parameters the filter with a highest efficiency of cleaning the dusty flow are determined. A mathematical model that allows us to obtain rational geometric parameters of the respirator filter is developed. Keywords: respirator; prefiltration and filtering zones of the respirator; math modeling; least square method; finite element method; method of local variations.
doi:10.20998/2413-4295.2017.23.31 fatcat:vivxnb4zl5eivhdcdhmb7gjiyy