Двухчастотная система ультразвуковых излучателей для коагуляции пыли и дыма; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 336, № 8 - Хмелев В. Н. Владимир Николаевич; Шалунов А. В. Андрей Викторович; Цыганок С. Н. Сергей Николаевич; Терентьев С. А. Сергей Александрович; Шакура В. А. Владислав Анатольевич (2025, 2025)
Актуальность. Определяется отсутствием эффективных, безопасных и экологичных методов осаждения взвесей твердых частиц и дымов в процессах, связанных с добычей, транспортировкой и переработкой полезных ископаемых, и пожаротушением. Цель. Разработка и исследование двухчастотной системы ультразвуковых излучателей для повышения эффективности осаждения опасных взвесей пыли и дыма. Методы. Экспериментальные исследования, направленные на получение данных для построения диаграмм направленности, расчета погонного затухания и акустической мощности ультразвуковых излучателей. Результаты и выводы. Разработаны ультразвуковые дисковые излучатели, состоящие из пьезоэлектрического модернизированного преобразователя, выполненного по конструктивной схеме Ланжевена, и изгибно-колеблющегося излучателя, оснащенные отражателями, фазовыравнивающими конусами и рупорами. Создан экспериментальный стенд, состоящий из двух одновременно работающих ультразвуковых дисковых излучателей с близкими собственными резонансными частотами и измерителя звукового давления. Показано, что применение отражателей увеличило суммарное звуковое давление двух ультразвуковых излучателей на 3–3,5 дБ. Угол основного лепестка диаграммы направленности составил ±7,5 градусов. Использование фазовыравнивающих конусов обеспечило формирование акустических колебаний в одной фазе с колеблющихся поверхностей в разных фазах и увеличило звуковое давление системы на 8–9 дБ. При одновременном воздействии двумя ультразвуковыми излучателями на воздушную среду формируется зона возникновения биений на низкой частоте акустических колебаний (300 Гц), при этом звуковое давление достигает 97,6 дБ на расстоянии 1 м и 77,1 дБ на удалении в 20 м. Установлено, что осаждение цементной пыли происходит не менее чем в 300 раз быстрее, чем при естественном осаждении, и менее чем в 50 раз быстрее, чем при осуществлении воздействия одним дисковым излучателем равной площади. Время воздействия, необходимое для осаждения дыма, возникающего при сжигании сосновых опилок, не превышало 10 секунд для установления дальности видимости не менее 10 м