Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system
Introduction. Electrostatic separation is a growing technology in the recycling industry. It is an effective technology for processing plastics and metallic materials in the form of granular mixtures or fine powders from waste electrical and electronic equipment. Problem. Understanding the various p...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/335955 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1856543537288445952 |
|---|---|
| author | Guettaf, N. Guettaf, S. E. I. Zeghloul, T. Nouri, H. |
| author_facet | Guettaf, N. Guettaf, S. E. I. Zeghloul, T. Nouri, H. |
| author_sort | Guettaf, N. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-01T22:10:06Z |
| description | Introduction. Electrostatic separation is a growing technology in the recycling industry. It is an effective technology for processing plastics and metallic materials in the form of granular mixtures or fine powders from waste electrical and electronic equipment. Problem. Understanding the various physical phenomena occurring in the separation zone is crucial for improving the efficiency of electrostatic separation devices. This has led to the adoption of efficient and reliable numerical models for simulating particle trajectories. The goal of the work is to represent graphically the trajectories of two insulating charged polypropylene particles of different sizes (2 mm and 4 mm) in the multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic (PV) system use a multipoint electrodes as charging device employing numerical simulation and demonstrate its effectiveness and reliability for the study of particles trajectories by integrating PV panels as a power source for electrostatic separators according to the recommendations of the new energy system. Methodology. Using the Euler-Cromer method as numerical model to solve the equation of motion of the particles. This method was based on the calculation of the electric field intensity, which is done by the COMSOL Multiphysics software, which uses the finite element method (FEM). The numerical simulation was carried out using MATLAB software by varying the voltage applied to the active electrodes of the multifunctional electrostatic separator suggested, and the distance between them, taking into account the influence of electrostatic and mechanical forces on the charged insulating particles as they pass through the separation zone. The results were showed that the numerical model used is an effective and reliable tool for the study of particles trajectories. Scientific novelty of this work is to integrate PV panels as the main low-voltage energy source at the input of the high-voltage generator supplying the electrostatic separator with an optimal voltage of 30 kV. In addition, this numerical study has used electrostatic forces, gravitational forces, and dynamic forces simultaneously. Practical value. The numerical simulation was contributed to a thorough understanding of various physical phenomena occurring in the separation zone and was considered a tool to validate experimental results. References 31, tables 2, figures 14. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:04:48Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-335955 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:04:48Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3359552026-01-01T22:10:06Z Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system Guettaf, N. Guettaf, S. E. I. Zeghloul, T. Nouri, H. електростатична сепарація електричне поле фотоелектрична система чисельне моделювання траєкторії частинок відходи електричного та електронного обладнання electrostatic separation electric field photovoltaic system numerical modeling particle trajectories waste electrical and electronic equipment Introduction. Electrostatic separation is a growing technology in the recycling industry. It is an effective technology for processing plastics and metallic materials in the form of granular mixtures or fine powders from waste electrical and electronic equipment. Problem. Understanding the various physical phenomena occurring in the separation zone is crucial for improving the efficiency of electrostatic separation devices. This has led to the adoption of efficient and reliable numerical models for simulating particle trajectories. The goal of the work is to represent graphically the trajectories of two insulating charged polypropylene particles of different sizes (2 mm and 4 mm) in the multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic (PV) system use a multipoint electrodes as charging device employing numerical simulation and demonstrate its effectiveness and reliability for the study of particles trajectories by integrating PV panels as a power source for electrostatic separators according to the recommendations of the new energy system. Methodology. Using the Euler-Cromer method as numerical model to solve the equation of motion of the particles. This method was based on the calculation of the electric field intensity, which is done by the COMSOL Multiphysics software, which uses the finite element method (FEM). The numerical simulation was carried out using MATLAB software by varying the voltage applied to the active electrodes of the multifunctional electrostatic separator suggested, and the distance between them, taking into account the influence of electrostatic and mechanical forces on the charged insulating particles as they pass through the separation zone. The results were showed that the numerical model used is an effective and reliable tool for the study of particles trajectories. Scientific novelty of this work is to integrate PV panels as the main low-voltage energy source at the input of the high-voltage generator supplying the electrostatic separator with an optimal voltage of 30 kV. In addition, this numerical study has used electrostatic forces, gravitational forces, and dynamic forces simultaneously. Practical value. The numerical simulation was contributed to a thorough understanding of various physical phenomena occurring in the separation zone and was considered a tool to validate experimental results. References 31, tables 2, figures 14. Вступ. Електростатична сепарація є технологією, що розвивається в індустрії переробки. Це ефективна технологія для переробки пластику та металевих матеріалів у вигляді гранульованих сумішей або тонких порошків із відходів електричного та електронного обладнання. Проблема. Розуміння різних фізичних явищ, що протікають у зоні поділу, має вирішальне значення для підвищення ефективності пристроїв електростатичної сепарації. Це призвело до прийняття ефективних та надійних чисельних моделей для моделювання траєкторій частинок. Мета статті полягає у графічному представленні траєкторії двох ізолюючих заряджених частинок поліпропілену різних розмірів (2 мм і 4 мм) в багатофункціональному електростатичному сепараторі, що працює від фотоелектричної (PV) системи, використовуючи багатоточкові електроди як зарядний пристрій, застосовуючи чисельне моделювання та демонструючи ефективність PV панелей як джерела живлення для електростатичних сепараторів відповідно до рекомендацій нової енергетичної системи. Методика. Використання методу Ейлера-Кромера як чисельної моделі для вирішення рівняння руху частинок. Даний метод заснований на розрахунку напруженості електричного поля, яке виконується за допомогою програмного забезпечення COMSOL Multiphysics, що використовує метод скінченних елементів (FEM). Чисельне моделювання проводилося з використанням програмного забезпечення MATLAB шляхом зміни напруги, що подається на активні електроди пропонованого багатофункціонального електростатичного сепаратора, та відстані між ними з урахуванням впливу електростатичних та механічних сил на заряджені частинки ізолюючі при їх проходженні через зону поділу. Результати показали, що використана чисельна модель є ефективним і надійним інструментом для дослідження траєкторій частинок. Наукова новизна роботи полягає в інтеграції PV панелей як основного джерела енергії низької напруги на вході високовольтного генератора, що живить електростатичний сепаратор оптимальною напругою 30 кВ. Крім того, в даному чисельному дослідженні одночасно використовувалися електростатичні, гравітаційні та динамічні сили. Практична значимість. Чисельне моделювання сприяло глибокому розумінню різних фізичних явищ, що відбуваються в зоні поділу, та розглядалося як інструмент для підтвердження експериментальних результатів. Бібл. 31, табл. 2, рис. 14. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-01-02 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/335955 10.20998/2074-272X.2026.1.09 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2026); 69-75 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2026); 69-75 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2026); 69-75 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/335955/334642 Copyright (c) 2025 N. Guettaf, S. E. I. Guettaf, T. Zeghloul, H. Nouri http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | electrostatic separation electric field photovoltaic system numerical modeling particle trajectories waste electrical and electronic equipment Guettaf, N. Guettaf, S. E. I. Zeghloul, T. Nouri, H. Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title | Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title_alt | Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title_full | Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title_fullStr | Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title_full_unstemmed | Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title_short | Numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| title_sort | numerical study of particles trajectories in a multifunctional electrostatic separator powered by photovoltaic system |
| topic | electrostatic separation electric field photovoltaic system numerical modeling particle trajectories waste electrical and electronic equipment |
| topic_facet | електростатична сепарація електричне поле фотоелектрична система чисельне моделювання траєкторії частинок відходи електричного та електронного обладнання electrostatic separation electric field photovoltaic system numerical modeling particle trajectories waste electrical and electronic equipment |
| url | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/335955 |
| work_keys_str_mv | AT guettafn numericalstudyofparticlestrajectoriesinamultifunctionalelectrostaticseparatorpoweredbyphotovoltaicsystem AT guettafsei numericalstudyofparticlestrajectoriesinamultifunctionalelectrostaticseparatorpoweredbyphotovoltaicsystem AT zeghloult numericalstudyofparticlestrajectoriesinamultifunctionalelectrostaticseparatorpoweredbyphotovoltaicsystem AT nourih numericalstudyofparticlestrajectoriesinamultifunctionalelectrostaticseparatorpoweredbyphotovoltaicsystem |