Введение. При загрузке технологических емкостей (бункеров) основным условием пылеобразования является взаимодействие загружаемого потока с преградой (удар падающего материала о дно бункера, о слой раннее складированного (уложенного) материала и т.д.). Процессам пылеобразования посвящено значительное количество научно-исследовательских трудов, в частности установлению условий и последствий образования пыли при перегрузках посвящены работы Бобровникова Н.А. [1], Ларина Ю.А. [2], Логачева И.Н. [3, 4], Минко В.А. [5], Самсонова В.Т. [6], Сервацка З. [7], в которых выделены следующие особенности процесса: взаимодействие падающего материала с преградой; динамическое взаимодействие потока ускоренно падающего потока сыпучего материала и окружающей среды; эжекционная способность потока падающего материала; аэрирование падающего потока материала; влияние влажности сыпучего материала на его пылеобразующую способность; оседание частиц пыли. Этому явлению посвящено существенное число работ, учитывающих частные условия перегрузок: при работе конвейеров ленточного типа [3–5, 8–9], грейферных кранов [10–11], а также при различных условиях взаимодействия падающего сыпучего материала (из трубопроводов пневмотранспортных установок или лент конвейеров) и преграды (дно технологических емкостей: бункера, вагона, трюма) [1, 6–7, 11–12] и т.д.Методология. Для повышения эффективности работы системы вентиляции, обеспечивающей снижение пылевых выбросов из бункеров разработано устройство для снижения пылеобразования при загрузке сыпучих материалов. Подтверждение работоспособности, которого необходимо выполнить экспериментально.Основная часть. В работах [13–14] интенсивность пылеобразования, характеризующаяся концентрацией g (мг/с) пыли при взаимодействии материала с преградой в общем случае выражается:               (1)где  – кинетическая энергия взаимодействия материала и преграды;  – отношение конечной и начальной скоростей материала;  – количество эжектируемого воздуха; d , W – характерный размер и влажность материала.В работе [15] рассмотрено явление вертикального распределения концентрации  (мг/м3) пыли по высоте:                      (2)где  – концентрация пыли в месте удара материала и преграды, приводящего ко взмётыванию материала; n – коэффициент распределения концентрации материала.Эжектируемый расход воздуха Qэ (м3/ч) при падении свободной струи, согласно работе [13], определяется из выражения,                      (3)где  – начальный расход воздуха в транспортирующем потоке, м3/ч;  – расход воздуха, увлекаемого материалом, м3/ч. Величины  и  определяются из выражений:,                                (4)                        (5)где  – характерная геометрическая характеристика поверхности потока;   – удельный расход воздуха, приходящийся на 1 м поверхности потока;  – скорость воздуха; F – площадь поперечного сечения потока материала.Отметим, что величины, входящие в уравнения (4) и (5) определяются по таблицам, данные для которых получены экспериментально, на моделях, как правило, в лабораторных условиях. Подобие (адекватность) моделируемых и натурных процессов пылеобразования определяется критериями, основанными на теории размерностей и подобия, что характерно для физического моделирования. Они (методы) рассматриваются как приближенные, однако их значимость увеличивается при решении поисковых задач, когда структура и состав уравнений, описывающих процесс, не полны или не надежны. К числу таких задач относится пылеобразование при перегрузках порошкообразных материалов.При физическом моделировании определяются факторы (физические параметры), позволяющие устанавливать подобие процессов, протекающих в условиях модель – натура при различных пропорциональных характеристиках. Качественные и количественные связи подобных явлений устанавливают в виде критериев подобия (укрупненных множителях основных физических параметров процессов). В соответствии с первой теоремой подобия численное равенство критериев подобия является необходимым условием подобия объектов [16-17].В работе [2] указывается: «количество пыли, выделяющееся при свободном падении измельченного материала, зависит от расхода этого материала, его дисперсности, высоты падения и скорости организованного потока воздуха». Принятые автором критерии подобия предполагают использование в модельных исследованиях не основной материал, перегружаемый в том или ином производстве, а подобный натурному, т.е. его характеристики также должны соответствовать условию подобия. Такой подбор модельного объекта перегрузки связан с дополнительными исследованиями.При определении скорости взметывающихся потоков необходимо учитывать результаты исследований [6] в которых принято, что скорость потоков воздуха, образованных при ударе материала о преграду, будет близка к скорости свободного падения при столкновении с преградой. Самсонов В.Т. указывает: «основной причиной пылеобразования при падении сыпучего материала является резкое уменьшение его пористости при встрече с преградой. Это приводит к образованию потоков воздуха, которыми и взвешиваются пылевидные частицы и распространяются в плоскости удара» [6]. При этом в качестве основных критериальных условий принимается геометрическое подобие модели и натуры, а также критерий Фруда, отражающий соотношение инерции и сил тяжести для пылевоздушных потоков. Известно исследование [2], посвященное оценке пылеобразования в результате соударения пневмотранспортного потока загружаемого материала и преграды в условиях загрузки судовых трюмов. Автор этой работы выделил три фазы процесса пылеобразования, аналитически определив концентрации пылевых потоков для каждой из них. Работа [2] основана на модельных исследованиях, в качестве условий подобия приняты геометрическое подобие и критерий Фруда. Однако использован натурный сыпучий материал, что является нарушением модельного исследования принципа подобия явлений. Поэтому результаты исследований можно считать поисковыми, и требуют количественной оценки процесса пылеобразования в натурных условиях.Таким образом, основные рекомендации проведения модельного физического экспериментального исследования процессов пылеобразования при работе пневмотранспортных систем можно сформулировать так: выполнение модели геометрически подобной натурному объекту; использование натурного материала; соблюдение условий подобия падения и истечения материала в модели и натуре; соблюдение условий подобия взаимодействия пневмотранспортного потока о преграды, взметывания пылевых частиц в натуре и модели [18]; соблюдение численно равных скоростей потоков.В соответствии с данными исследованиями, основные факторы, влияющие на интенсивность пылеобразования можно разбить на три группы: конструктивные характеристики бункерных хранилищ; технологические параметры перегрузки; физико-механические свойства сыпучего материала.Интенсивность распространения облака взвешенной пыли зависит от состояния воздушной среды вблизи источника пылеобразования, которое в свою очередь зависит от количества энергии, вносимой падающим материалом. Значительное влияние на интенсивность пылеобразования оказывают технологические параметры перегрузки: начальная степень истечения, расход материала и транспортирующего воздуха, эжекционное давление, степень заполнения бункера. В таблице 1 приведены параметры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от склада хранения цемента цементного завода ЗАО «Белгородский цемент».  Таблица 1 Параметры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от склада хранения цемента№ силосакол-во часов работы в годхарактеристика источникахарактеристика выбросовхарактеристикаустановки обеспыл.выбросыисточник выбросавысота источника, мДиаметр, мСкорость, м/сОбъем, м3/сТемпература, °Стип газоочист. установоккоэф. обесп. газоочист., %средняя степень очистки, %макс. степень очистки, %загрязняющее в-вог/смг/м3т/годваловый выброс по источнику, т/год1-68300труба210,59,481,8630ФРКИ-18010098,899,5пыль неорганическая 70-20 % SiO2 0,41220,4311,41411,4147-10200труба210,514,432,83119ФРКИ-18010095,799,51,83646,41,3176 3001,021360,651,1026  1,83646,4 2,420211-146920труба210,513,942,73640ФРКИ-18010098,699,50,33120,66,2656,265163460труба2012,411,88286 ЦН-15 ФРКИ-1801009999,80,505269,63,3343,334173360труба2013,712,94386 ЦН-15 ФРКИ-1801009999,80,598203,45,737 1000,58197,30,1656  0,598203,4 5,9026  Конструктивные характеристики бункерных хранилищ (геометрические характеристики бункеров, загрузочных устройств и т.п.) также вносят вклад на условия пылеобразования. Поэтому, с целью снижения количества образующейся пыли целесообразно, снижать не только высоту падения, начальный диаметр струи путем загрузки сыпучего материала несколькими струями меньших диаметров, но и предусматривать возможность организации воздухораспределения в полости бункера [19–20]. Конструкция загрузочного узла модернизирована в соответствии с разработанным и запатентованным устройством для снижения пылеобразования при загрузке сыпучих материалов [21]. Техническое решение для цементного силоса приведено на рисунке 1. Рис. 1. Конструкция загрузочного узла цементного бункера: 1 – трубопровода системы пневмотранспорта, 2 – сопло, 3 – обтекатель (тор), 4 – разделитель потока (конус), 5 – стрежень, 6 – контргайка  Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает разделение пневмотранспортного потока на составляющие: сыпучий материал, направляемый в место складирования, а также воздушный поток, который согласно эффекта Коанда, изменяет свое направление и движется у крышки бункера. Что обеспечивает снижение пылеобразование при контакте с раннее складированным (уложенным) материалом, а соответственно и концентрацию пылевых частиц в аспирационном воздухе.Устройство для снижения пылеобразования при загрузке сыпучих веществ прошло промышленные испытания в условиях загрузки силоса № 11, входящего в группу их 4-х бункеров цементного завода ЗАО «Белгородский цемент». В таблице 2 приведены результаты замеров запыленности аспирационного воздуха перед и после рукавного фильтра до и после установки предлагаемого устройства. Таблица 2Результаты замеров запыленности воздуха промышленного эксперимента температура, Сразрежение, мм. в. ст.кол-во аспирационного воздуха, м3/чподсосы, %запыленность, мг/Нм3кол-во пыли в аспирационном воздухе, г/сстепень очистки, %перед рукавным фильтром496410527,3225,058998,01622,20298,8после рукавного фильтра4410810840,952102,7130,266замеры с предлагаемым устройством:перед рукавным фильтром476310625,5487,095886,5014,66098,6после рукавного фильтра4310911002,22478,0190,205  Представленные результаты промышленных испытаний доказывают работоспособность способа повышения эффективности работы системы обеспыливающей вентиляции при пневмотранспортной загрузке сыпучих материалов в бункер. Предлагаемое устройство [21] обеспечивает снижение концентрации пылевых частиц в аспирационном воздухе до рукавного фильтра. При этом, несмотря на некоторое снижение степени очистки пылеочистного оборудования, концентрация загрязняющих веществ в атмосферу от рассматриваемого источника также снижается, что обеспечивает экологический и экономический эффект для предприятия и общества.Выводы. В ходе проведения аналитических исследований были выявлены основные факторы, влияющие на пылеобразование при загрузке сыпучих материалов в технологические емкости (бункера). Предложенное устройство для снижения пылеобразования обеспечивает разделение потоков сыпучего материала и транспортирующего воздуха. В результате чего снижается количество вносимой энергии падающим потоком и уменьшается количество взметываемого материала. Проведены промышленные испытания предлагаемого устройства, подтверждающие его работоспособность.Источник финансирования.  РФФИ (код проекта 16-08-00074 а); Программа развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.