Устройство для коагуляции частиц в аэрозолях

 

Использование: для подготовки запыленных газов к очистке в циклонах, фильтрах. Устройство содержит пару вихревых камер 1, 2. Торцевые стенки 3, 4 вихревой камеры 1, 2 выполнены наклонными. Входной патрубок 5 подсоединен к камерам симметрично плоскости их сопряжения между верхней и нижней торцевыми стенками. Выходной патрубок 7 расположен под входным 5, имея общую с ним стенку. Устье патрубка 7 установлено напротив сопряженных кромок вихревых камер. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройствам для коагуляции в аэродисперсных системах и может быть использовано в различных технологических процессах, сопровождающихся укрупнением частиц в системах газ твердое тело (жидкость), в частности для коагуляции первичных частиц в аэрозолях перед их сепарированием в любых инерционных пылеуловителях (например циклонах), либо в газовых фильтрах.

Цель изобретения повышение степени укрупнения аэрозольных частиц.

На фиг.1 изображено устройство для коагуляции, вид сбоку фиг.2; фиг.2 - вид сверху фиг.1; фиг.3 разрез А-А на фиг.2; фиг.4 общий вид устройства для коагуляции по конденсационному способу; на фиг.5 разрез Б-Б на фиг.4; фиг.6 общий вид устройства для коагуляции по методу оплавления частиц; фиг.7 разрез В-В на фиг.6.

Устройство для коагуляции частиц в аэрозолях содержит пару сопряженных по боковым поверхностям вихревых камер 1, 2, торцевые стенки 3, 4 которых расположены наклонно так, что входной патрубок 5 установлен между верхней и нижней торцевыми стенками камер 1, 2 симметрично плоскости их сопряжения по кромкам 6 над выходным патрубком 7, имея с ним общую стенку, при этом устье выходного патрубка 7 установлено напротив расположенных под входным патрубком 5 сопряженных кромок 8 вихревых камер.

Кроме того, в сопряженных кромках 8, расположенных под входным патрубком 5, выполнено щелевое окно для ввода материальной субстанции, способствующей усилению кинематической коагуляции частиц.

Для обеспечения механизма конденсационного укрупнения аэрозольных частиц к щелевому соплу подсоединен патрубок 9 для ввода пара.

С целью реализации способа коагуляции термопластичной пыли (например полимерных волокон) путем оплавления поверхностных слоев и последующим склеиванием их друг с другом за счет действия сил когезии при соударении коагулируемых частиц перед устьем 10 выходного патрубка 7 щелевое окно перекрыто пластиной 11 из оптического стекла, напротив которого установлена лампа 12 инфракрасного излучения, заключенная в цилиндро-параболический рефлектор 13, укрепленный на вихревых камерах 1, 2 по периметру щелевого окна.

Для усиления кинематической коагуляции частиц путем использования трибоэффекта внутренняя цилиндрическая поверхность одной вихревой камеры покрыта слоем материала, например оргстеклом, придающего коагулируемым частицам отрицательный заряд, а другой слоем материала, например фторопластом, придающего коагулируемым частицам положительный заряд.

Устройство для коагуляции работает следующим образом.

Аэрозоль подается во входной патрубок 5 и сопряженными кромками 6 распределяется двумя равными потоками по вихревым камерам 1, 2, в которых аэрозоль совершает нисходящее спиральное движение в противоположных направлениях. Опустившись на высоту входного патрубка 5, встречно вращающиеся плоские струи аэрозоля соударяются между собой в районе устья 10 выходного патрубка 7. При вращении аэрозоля в вихревых камерах 1, 2 частицы пыли отбрасываются к стенкам каждой камеры под действием центробежных сил и сталкиваются между собой перед выходным патрубком 7 с вероятностью, равной единице, т. к. траектории их движения пересекаются между собой в вертикальной плоскости сопряжения вихревых камер 1, 2. Этому способствует и то, что отвод аэрозоля из вихревых камер после процесса коагуляции образован из зоны, в которой статическое давление равно максимальному центробежному давлению в камерах 1, 2, т.е. в них нет градиентного стока газа в выходной патрубок 7 (как в аналогах и прототипе), обусловленного перепадом статических давлений по радиусу вихревого коагулятора.

При подготовке аэрозолей к очистке в циклонах, фильтрах, твердые частицы которых не склонны к чисто кинематической коагуляции (например цемент, тальк, доломит), в область соударения встречных плоских струй аэрозоля через щелевое сопло 9 в вихревые камеры 1, 2 подают насыщенный водяной пар. Образованная парогазовая смесь в области максимальной концентрации частиц и высоких градиентов скорости газа поперек "пылевого столба" у кромок 8 обеспечивает интенсивную коагуляцию частиц вследствие конденсации на них паров воды и последующего когезионного взаимного захвата (зацепления) частиц при их касании в условиях мощного турбулентного перемешивания.

При укрупнении термопластичной полимерной пыли со слабовыраженным адгезионным эффектом поверхностные слои частиц оплавляют за счет энергии терморадиационного излучения, а затем частицы аэродинамически сталкивают для коагезионного схватывания друг с другом. Для этого дополнительно включают лампу 12 инфракрасного излучения и направленный цилиндро-параболическим рефлектором 13 поток электромагнитной энергии проходит сквозь прозрачное для инфракрасного спектра оптическое стекло пластины 11, пронизывает слой коагулируемых частиц на некоторую глубину и оплавляет (размягчает) их поверхностные слои. За счет интенсивного турбулентного перемешивания встречных плоских струй вытекающих из вихревых камер 1, 2 в выходной патрубок 7, оплавленные частицы сталкиваются между собой и подвергаются коагезионному укрупнению.

Таким образом, повышение степени укрупнения аэрозольных частиц достигается за счет создания гидродинамических условий, при которых практически полностью исключен проскок даже безинерционных частиц, т.к. благодаря расположению устья 10 выходного патрубка 7 на изобаре максимального давления в камерах 1, 2 сток аэрозоля со скоагулированными частицами осуществляется лишь после зоны пересечения встречных траекторий движения частиц. 2

Формула изобретения

1. Устройство для коагуляции частиц в аэрозолях, содержащее пару сопряженных по боковым поверхностям вихревых камер, входной патрубок, присоединенный между верхней и нижней торцевыми стенками камер симметрично плоскости их сопряжения, выходной патрубок, отличающееся тем, что, с целью повышения степени укрупнения частиц, выходной патрубок расположен под входным, имея с ним общую стенку, при этом торцевые стенки вихревых камер расположены наклонно так, что устье выходного патрубка установлено напротив расположенных под входным патрубком сопряженных кромок вихревых камер.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в сопряженных кромках вихревых камер, расположенных под входным патрубком, выполнено щелевое окно для ввода материальной субстанции, способствующей усилению кинематической коагуляции частиц.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что щелевое окно перекрыто пластиной из оптического стекла, напротив которого установлена лампа инфракрасного излучения, заключенная в цилиндро-параболический рефлектор.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что к щелевому окну подсоединен патрубок для ввода пара.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя цилиндрическая поверхность одной вихревой камеры покрыта слоем материала, придающего коагулируемым частицам отрицательный заряд, а другой слоем материала, придающего коагулируемым частицам положительный заряд.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7