TIME‑RESOLVED AND KINETIC SIMULATION FRAMEWORK FOR MULTICYCLONE DUST COLLECTORS IN AIR‑QUALITY CONTROL

Multicyclone dust collectors are considered essential devices for the removal of particulate matter from large industrial gas flows. In this study, a hybrid kinetic–dynamic modelling approach is proposed, combining a population-balance-based kinetic module with a CFD–DPM solver built on the Reynolds-averaged Navier–Stokes framework. The kinetic component describes the exponential reduction of dust concentration inside each cyclone cell, while the dynamic component captures the gas phase turbulence, pressure drop, and particle drag phenomena. The model produces two key performance curves: the dependence of collection efficiency on particle diameter in the range of 0.1–10 µm, and the time-dependent decay of outlet dust concentration over a 60-second interval. Validation using recent industrial measurement data demonstrates that the model achieves prediction errors below 6% for efficiency and below 4% for pressure drop, confirming its reliability. The integrated model can therefore serve as an effective tool for optimising the number and dimensions of cyclone cells in the design of industrial air-cleaning systems.

Многоциклонные пылеуловители считаются необходимыми устройствами для удаления твердых частиц из крупных промышленных газовых потоков. В данном исследовании предлагается гибридный кинетико-динамический подход к моделированию, сочетающий кинетический модуль, основанный на балансе популяции, с решателем вычислительной гидродинамики (CFD) и динамического моделирования (DPM), построенным на основе усредненного по Рейнольдсу уравнения Навье – Стокса. Кинетическая составляющая описывает экспоненциальное снижение концентрации пыли внутри каждой циклонной ячейки, в то время как динамическая составляющая учитывает турбулентность газовой фазы, падение давления и явления сопротивления частиц. Модель позволяет получить две ключевые кривые производительности: зависимость эффективности улавливания от диаметра частиц в диапазоне 0,1–10 мкм и падение концентрации пыли на выходе во времени в течение 60 секундного интервала. Валидация с использованием последних данных промышленных измеренийпоказывает, что модель достигает погрешности прогнозирования менее 6% для эффективности и менее 4% для падения давления, что подтверждает её надёжность. Таким образом, интегрированная модель может служить эффективным инструментом для оптимизации количества и размеров циклонных ячеек при проектировании промышленных систем очистки воздуха.

Multisiklonli chang yig‘uvchilar yirik sanoat gaz oqimlaridan zarrachalarni olib tashlash uchun muhim qurilmalar hisoblanadi. Ushbu tadqiqotda populyatsiya balansiga asoslangan kinetik modulni Reynolds-o‘rtacha Navier-Stokes tizimida qurilgan CFD-DPM hal qiluvchi bilan birlashtirgan gibrid kinetik-dinamik modellashtirish yondashuvi taklif etiladi. Kinetik komponent har bir siklon xujayrasi ichidagi chang kontsentratsiyasining eksponensial kamayishini tavsiflaydi, dinamik komponent esa gaz fazasi turbulentligi, bosimning pasayishi va zarrachalarning tortishish hodisalarini qamrab oladi. Model ikkita asosiy ishlash egri chizig‘ini ishlab chiqaradi: yig‘ish samaradorligining 0,1-10 mikron diapazonidagi zarrachalar diametriga bog‘liqligi va 60 soniya oralig‘ida chiqadigan chang kontsentratsiyasining vaqtga bog‘liq parchalanishi. So‘nggi sanoat o‘lchovlari ma'lumotlaridan foydalangan holda tekshirish shuni ko‘rsatadiki, model samaradorlik uchun 6% dan past va bosim pasayishi uchun 4% dan past bo‘lgan bashorat xatolariga erishadi, bu uning ishonchliligini tasdiqlaydi. Integratsiyalashgan model shuning uchun sanoat havoni tozalash tizimlarini loyihalashda siklon hujayralarining soni va o‘lchamlarini optimallashtirish uchun samarali vosita bo‘lib xizmat qilishi mumkin.