Горный институт НИТУ МИСИС, Москва, Россия

А. П. Тюкин, соискатель ученой степени доктора технических наук Кафедры обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья, канд. техн. наук, эл. почта: TukinAP@yandex.ru

Одним из критериев эффективности газодинамической сепарации сыпучих материалов в ламинарном потоке газа является отношение скоростей частиц разделяемых компонентов в точке выхода из разгонного канала. Максимизация этой величины возможна за счет увеличения линейной скорости газа и уменьшения длины разгонного канала, что возможно только до определенного предела, обусловленного рядом ограничений: механически нестабильным процессом загрузки смеси в разгонный канал и необходимостью обеспечения ламинарного режима движения газа в разгонном канале. Мерой, позволяющей расширить возможности повышения эффективности газодинамической сепарации, является применение разреженных газов. Для исследования таких процессов используют вакуумные камеры. Подобное оборудование достаточных размеров имеется в основном у государственных учреждений, где проводят исследования в космической отрасли. В статье отражен опыт автора по созданию специализированной баростатической исследовательской установки газодинамической сепарации, включающей вакуумно-компрессионную барокамеру, выдерживающую абсолютное давление от 0 до 0,2 МПа, газодинамический сепаратор, систему автоматического поддержания разрежения (состоит из вакуумных насосов, компрессора и КИПиА), систему водяного охлаждения, систему дистанционного видеоконтроля, систему электроснабжения и освещения и узел ввода коммуникаций. Представленное оборудование позволяет проводить экспериментальные работы по газодинамической сепарации зернистых материалов разреженными газами, а также газами, находящимися под избыточным (по отношению к атмосферному) давлением до +1·10⁵ Па, в периодическом режиме, при этом в случае применения разреженных газов — избегать пыления и обеспечивать ламинарный режим течения газа в разгонном канале и дальнейшее движение даже тонких частиц (50 мкм и менее) по баллистическим траекториям без значимого пыления.

1. Тюкин А. П., Юшина Т. И. Определение оптимальных режимных параметров газодинамической сепарации зернистых материалов // Цветные металлы. 2021. № 12. С. 7–13.
2. Самоделов В. Г., Дедков А. К., Левдик Г. Н., Цфасман Г. Ю., Чубаров Е. В. Опыт создания криотермовакуумных установок и имитационных комплексов для тепловакуумной отработки и испытаний аэрокосмической техники // Материалы XII Между народной научно-технической конференции «Вакуумная техника, материалы и технология», КВЦ «Сокольники». — М., 2017.
3. Официальная страница Контрольно-измерительной станции Института космических исследований Российской Академии наук (ИКИ РАН) в сети «Интернет». — URL: http://www.iki.rssi.ru/kis/.
4. Официальный сайт Госкорпорации «Роскосмос» в сети «Интернет». — URL: https://www.roscosmos.ru/22033/, 2016 г.
5. Homan M., Garcia J., Garza S., Hirsch J. et al. Modernization of NASA Johnson Space Center’s Chamber A to support cryogenic vacuum optical testing of the James Webb Space telescope (JWST) // Journal of the IEST. 2021. Vol. 64. P. 30–41. DOI: 10.17764/1557-2196-64.1.30
6. Emadi D., Dreyer N., Jackson C., Hollist G. et al. Benchmarking and simulation of solid-oxide steam electrolysis for propellant production in a vacuum chamber-simulated lunar environment // ECS Meeting Abstracts. MA2023-01. 2023. 143. DOI: 10.1149/MA2023-0154143
7. Tessari V., Silva L., Corrêa E. B. C. Analysis of a thermal vacuum chamber project for tests in nanosatellites. Conference: 27^th International Congress of Mechanical Engineering. At: Florianópolis – SC – Brazil. December 2023.
8. Ярмонов А. Н. Вакуумные технологии : учеб. пособие. — Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. — 306 с.
9. Cheng Luo, Jun Meng, Jiancheng Yang et al. Study on the performance of titanium alloy-lined thin-walled vacuum chamber // Vacuum. 2024. Vol. 221. March 2024.
10. Демихов К. Е., Панфилов Ю. В., Никулин Н. К. и др. Вакуумная техника : справочник / под общ. ред. К. Е. Демихова, Ю. В. Панфилова. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 2009. — 590 с.
11. Фролов Е. С., Минайчев В. Е., Александрова А. Т. и др. Вакуумная техника : справочник / под общ. ред. Е. С. Фролова, В. Е. Минайчева. — М. : Машиностроение, 1992. — 480 с.
12. ТУ 38.105.116–81. Пластина резиновая для уплотнительных прокладок вакуумных систем. Технические условия. — Введ. 01.02.1982.
13. ТУ 2257-030-89589540–2009. Герметики силиконовые группы «Момент». — Введ. 24.12.2009.
14. Данилин Б. С., Минайчев Б. Е. Основы конструирования вакуумных систем / под общ. ред. Р. А. Нилендера. — М. : Энергия, 1971. — 392 с.
15. Розанов Л. Н. Вакуумная техника : учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Высшая школа. 2007. — 391 с.
16. Vasavada A. R., Paige D. A., Wood S. E. Near-surface temperatures on Mercury and the Moon and the stability of polar ice deposits // Icarus : journal. — Elsevier, 1999. Vol. 141, No. 2. P. 179–193.