Способ разделения газовых смесей на компоненты и устройство для его осуществления

 

Использование: разделение газовых смесей на составляющие. Сущность изобретения: газовую смесь подают под давлением тангенциально и подвергают селективному электромагнитному излучению с частотой радиодиапазона. Устройство для осуществления способа включает цилиндрический корпус с входным патрубком и выходами для компонентов разделенной газовой смеси. Входной патрубок закреплен к корпусу тангенциально. Внутри корпуса размещен отсекатель, установленный с зазором до стенки корпуса. На выходе корпуса установлена рельефная диафрагма для вывода тяжелой компоненты газа, а по центру корпуса - вентиль для вывода легкой компоненты газовой смеси. По центру корпуса установлен излучатель электромагнитной энергии. Корпус выполнен из магнитопроницаемого материала. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике разделения газовых смесей на составляющие.

Разделение газовых смесей осуществляют в промышленности несколькими известными способами: методом глубокого охлаждения, при котором осуществляют конденсацию фракций в сочетании с ректификацией и абсорбцией; сорбцией селективными жидкими поглотителями; сорбцией селективными твердыми поглотителями.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, который включает воздействие на поток газовой смеси электромагнитного поля и поля центробежных сил.

Устройство для осуществления способа содержит цилиндрический корпус из магнитопроницаемого материала с входным патрубком, выходными отверстиями и электромагнитную систему.

Недостаток способа и устройства - малая производительность, не позволяющая использовать их в промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности и эффективности разделения газовых смесей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разделения газовых смесей на компоненты, включающем воздействие на поток газа электромагнитного поля и поля центробежных сил, газовый поток подают тангенциально, электромагнитное поле создают сверхвысокой частоты, а воздействие осуществляют в резонансном режиме.

Устройство для разделения газовых смесей на компоненты, содержащее цилиндрический корпус из магнитопроницаемого материала с входным патрубком и выходными отверстиями тяжелой и легкой компонент разделенной газовой смеси и электромагнитную систему, снабжено отсекателем, установленным на выходе корпуса с зазором к его стенкам, и диафрагмой, установленной в выходном отверстии для тяжелой компоненты, при этом электромагнитная система выполнена в виде СВЧ-излучателя, а входной патрубок выполнен тангенциальным.

На фиг.1 представлено устройство для осуществления способа; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, входной патрубок 2, отсекатель 3, входное отверстие для легкой компоненты (вентиль) 4, входное отверстие для тяжелой компоненты 5, диафрагму 6, электромагнитную систему 7, камеру разделения газовой смеси.

Входной патрубок 2 выполнен тангенциально. Внутри цилиндрического корпуса 1 размещен отсекатель 3. Отсекатель 3 служит для отвода тяжелой компоненты из вращающегося потока газовой смеси. Он установлен с зазором до стенки камеры разделения газовой смеси, через который происходит вывод тяжелой компоненты газовой смеси. Зазор выбран пропорционально содержанию тяжелой компоненты в газовой смеси. На выходе из камеры разделения по центру установлен вентиль 4 - выходное отверстие легкой компоненты газовой смеси, а в выходном отверстии тяжелой компоненты установлена диафрагма 6. Диафрагма 6 увеличивает поверхность сечения и изменяет гидравлическое сопротивление движению потока.

Электромагнитная система 7 выполнена в виде СВЧ-излучателя. Цилиндрический корпус 1 выполнен из магнитопроницаемого материала, например из органического стекла или фторопласта.

Способ разделения газовых смесей осуществляют следующим образом. Газовую смесь под давлением подают тангенциально в цилиндрическую камеру разделения, где смесь вращается под действием центробежных сил. Вращающийся поток газа имеет некоторую скорость вдоль оси, т.е. совершает винтовое движение.

С целью повышения эффективности разделения газовой смеси на нее воздействуют электромагнитным излучением радиодиапазона. Частоту выбирают резонансную для одной из компонент газовой смеси, например для тяжелой компоненты, т. е. обладающей большой молекулярной массой. Кванты электромагнитной энергии, поглощенные молекулами более тяжелой компоненты, увеличивают кинетическую энергию движения молекул и под действием центробежных сил они будут отклоняться к периферии, к стенке камеры разделения газовой смеси. Увеличивается вращательный момент молекул газа, увеличивается действие центробежных сил на молекулы тяжелой компоненты, а, следовательно, и коэффициент разделения.

П р и м е р. Проводили разделение сжатого воздуха на кислород и азот. Сжатый воздух подавали тангенциально в камеру разделения через входной патрубок 2. Частота электромагнитного излучения составляла 60 Гц. Эта частота является резонансной для молекул кислорода. Под действием электромагнитного излучения и центробежных сил вращения происходило разделение сжатого воздуха на кислород и азот.

Предлагаемый способ и реализующее его устройство позволяет более рационально, чем известные способы достичь результатов газовых смесей. Устройство не имеет сложных узлов и трущихся элементов.

Способ и устройство имеют высокую экономичность и надежность, длительный ресурс работы и могут применяться для очистки воздуха от газовых примесей, а также для разделения различных газовых смесей.

Формула изобретения

1. Способ разделения газовых смесей на компоненты, включающий воздействие на поток электромагнитного поля и поля центробежных сил, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и эффективности разделения, газовый поток подают тангенциально, электромагнитное поле создают сверхвысокой частоты, а воздействие осуществляют в резонансном режиме.

2. Устройство для разделения газовых смесей на компоненты, содержащее цилиндрический корпус из магнитопроницаемого материала с выходным патрубком и выходными отверстиями тяжелой и легкой компонент разделенной газовой смеси и электромагнитную систему, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и эффективности разделения, оно снабжено отсекателем, установленным на выходе корпуса с зазором к его стенкам, и диафрагмой, установленной в выходном отверстии для тяжелой компоненты, при этом электромагнитная система выполнена в виде СВЧ-излучателя, а входной патрубок выполнен тангенциальным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2