Ламинатор

 

Изобретение может быть использовано в реакционных системах для минимизации рекомбинационных процессов, приводящих к нейтрализации и трансформации заряженных биологически и химически активных частиц, за счет придания воздушному потоку ламинарного режима течения, когда движение воздуха происходит как бы в виде тонких слоев, параллельных направлению течения, когда взаимопроникновение молекул в потоке происходит за счет молекулярной диффузии. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности варьирования величины кинетической энергии потока, используемого в технологических целях, при сохранении его ламинарной структуры. Успокоительные элементы выполнены в виде объемных и/или плоской формы фигур, а суммарная длина линий контактов корпуса и успокоительных элементов с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов составляет не менее (L_к)_i+(L_эл)_i>k (S)_i, где (L_к)_i - суммарная длина линий контактов корпуса воздухопровода с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов, м; (L_эл)_i - суммарная длина линий контактов успокоительных элементов с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов, м; (S)_i - площадь воздушного потока в i-м поперечном сечении воздухопровода, м²; k - коэффициент пропорциональности, учитывающий кинетические и кинематические характеристики воздушного потока, где U - заданная технологическая скорость движения воздуха в воздухопроводе, м/с; ν - коэффициент кинематической вязкости воздуха в воздухопроводе, м²/с; Re - число Рейнольдса. 1 ил.

Изобретение относится к аэродинамике, в частности к средстствам воздействия на газовоздушный поток для придания ему ламинарной структуры.

Известно устройство для ламинаризации воздуха /Горное дело. Терминологический словарь. - М.: Недра, 1974.-С.206/, выполненное в виде плотной насыпной перемычки; уплотнившегося слоя мелкой породы или закладочного материала. Недостатком устройства является нетехнологичность и высокое аэродинамическое сопротивление.

Известен выпрямитель потока в виде группы каналов, образованных с помощью жесткосвязанных концентричных и радиальных перегородок /авт. свид. СССР 1416767, 1988, кл. F 15 D 1/02/.

Известно средство воздействия на поток текучей среды в виде сотового успокоителя /авт. свид. СССР 1442724, кл. F 15 D 1/00, 1989/. Известна спрямляющая решетка для изменения поля давления в сечениях технологических аппаратов /авт. свид. СССР 1553768, кл. F 15 D 1/00, 1990/.

Известна поверхность, обтекаемая газом, содержащая ориентированные вдоль потока выступающие элементы /авт. свид. СССР 1086246, кл. F 15 D 1/00, 1984 - принято за прототип/.

Недостатком известных устройств является отсутствие конструктивной взаимосвязи между параметрами успокоителей, воздухопровода и режимом движения преобразованного потока воздуха, что не позволяет научно-обоснованно проектировать технологические аэродинамические устройства.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи по ламинаризации воздушных потоков с выходом на технологически заданные его кинетические и кинематические параметры.

Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом, заключающимся в реализации в конструкции устройства установленной функциональной взаимосвязи между параметрами успокоительных элементов, воздушного потока и режимом его движения.

Существенные признаки заявленного технического решения: ограничительные - наличие в конструкции ламинатора успокоительных элементов, выполненных в виде объемных или плоской формы фигур, установленных в воздухопроводе, ограниченном корпусом, ориентированных вдоль воздушного потока; отличительные - суммарная длина линий контактов корпуса успокоительных элементов в виде объемных или плоской формы фигур с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки данных успокоительных элементов составляет не менее (L_к)_i+(L_эл)_i>k(S)_i, где (L_к)_i - суммарная длина линий контактов корпуса воздухопровода с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов, м; (L_эл)_i - суммарная длина линий контактов успокоительных элементов с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов, м; (S)_i - площадь воздушного потока в i-м поперечном сечении воздухопровода, м²/с; k - коэффициент пропорциональности, учитывающий кинетические и кинематические характеристики воздушного потока,

где U - заданная технологическая скорость движения воздуха в воздухопроводе, м/с;
ν - коэффициент кинематической вязкости воздуха в воздухопроводе, м²/с;
Re - число Рейнольдса, соответствующее режиму ламинарного течения воздуха в воздухопроводе;
суммарная длина линий контактов корпуса и успокоительных элементов в виде объемных фигур с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки данных успокоительных элементов составляет не менее
(L_к)_i+(L_эл)_i>k(S)_i;
суммарная длина линий контактов корпуса и успокоительных элементов в виде плоской формы фигур с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки данных успокоительных элементов составляет не менее
(L_к)_i+(L_эл)_i>k(S)_i.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и техническим результатом достигается тем, что конструктивные параметры корпуса воздухопровода, успокоительных элементов и воздушного потока в i-м поперечном сечении воздухопровода взаимоувязаны с заданными кинетическими и кинематическими параметрами воздуха.

На чертеже показан ламинатор с успокоительными элементами в виде объемной и плоской формы фигур.

Ламинатор состоит из успокоительных элементов 1, 2, корпуса 3 воздухопровода 4. Успокоительный элемент 1 имеет вид объемной фигуры, успокоительные элементы 2 имеют вид плоской формы фигур. Успокоительные элементы 1, 2 установлены в воздухопроводе 4, ограниченном корпусом 3, и ориентированы вдоль воздушного потока.

Суммарная длина линий контактов корпуса 3 и успокоительных элементов 1, 2 с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода 4 на участке установки успокоительных элементов 1, 2 составляет не менее
(L_к)_i+(L_эл)_i>k(S)_i,
где (L_к)_i - суммарная длина линий контактов корпуса 3 воздухопровода 4 с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода 4 на участке установки успокоительных элементов 1, 2, м;
(L_эл)_i - суммарная длина линий контактов успокоительных элементов 1, 2 c воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода 4 на участка установки успокоительных элементов 1, 2, м;
(S)_i - площадь воздушного потока i-м поперечном сечении воздухопровода 4, м²;
k - коэффициент пропорциональности, учитывающий кинетические и кинематические характеристики воздушного потока,

где U - заданная технологическая скорость движения воздуха в воздухопроводе 4, м/с;
ν - коэффициент кинематической вязкости воздуха в воздухопроводе 4, м²/с;
Rе - число Рейнольдса, соответствующее режиму ламинарного течения воздуха в воздухопроводе 4.

Ламинатор работает следующим образом. Воздух с расчетным расходом принудительно подается в воздухопровод 4, в котором с помощью успокоительных элементов 1, 2 происходит его рассечение на отдельные, но контактирующие друг с другом кинетически и кинематически однородные струи. Ламинарный режим течения воздушного потока обеспечивается реализацией в конструкции ламинатора регламентированного соотношения параметров успокоительных элементов 1, 2 и площади воздушного потока в i-м поперечном сечении воздухопровода 4.

Пример конкретного выполнения ламинатора. По условиям технологического процесса необходимо по воздухопроводу /поз. 4/, диаметром 3.2 м, в котором по оси расположен технологическим элемент в виде цилиндрической фигуры, диаметром 1.0 м, пропускать воздух /температура воздуха 17^oС/ со скоростью 0.5 м/с при ламинарном режиме его течения.

В исходном состоянии число Рейнольдса, характеризующее режим течения воздушного потока в воздухопроводе /поз. 4/, превышает 75 тысяч, что соответствует турбулентному режиму движения воздуха. При установке в воздухопроводе /поз. 4/ успокоительных элементов /поз. 2/ в виде плоской формы фигур, толщиной 0.001 м и длиной 0.9 м каждый, в количестве 629 шт. и рассмотрении продольного технологического элемента, выполненного в виде цилиндрической фигуры, как успокоительного элемента /поз. 1/ в виде объемной фигуры, число Рейнольдса уменьшится до 800, что соответствует ламинарному режиму течения воздуха в воздухопроводе /поз. 4/.

Применение ламинатора позволяет впервые обеспечить ламинарный режим течения воздуха в технологических установках, с заданными кинематическими и кинетическими его характеристиками, без изменения внешних размеров /габаритов/ установки.

Формула изобретения

Ламинатор, включающий успокоительные элементы, выполненные в виде объемных и/или плоской формы фигур, установленные в воздухопроводе, ограниченном корпусом, ориентированные вдоль воздушного потока, отличающийся тем, что суммарная длина линий контактов корпуса и успокоительных элементов с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов составляет не менее
(L_к)_i+(L_эл)_i>k(S)_i,
где (L_к)_i - суммарная длина линий контактов корпуса воздухопровода с воздушным потоком в i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов, м;
(L_эл)_i - суммарная длина линий контактов успокоительных элементов с воздушным потоком с i-м поперечном сечении воздухопровода на участке установки успокоительных элементов, м;
(S)_i - площадь воздушного потока в i-м поперечном сечении воздухопровода, м²;
k - коэффициент пропорциональности, учитывающий кинетические и кинематические характеристики воздушного потока,

где U - заданная технологическая скорость движения воздуха в воздухопроводе, м/с;
ν - коэффициент кинематической вязкости воздуха в воздухопроводе, м²/с;
Re - число Рейнольдса, соответствующее режиму ламинарного течения воздуха и воздухопроводе.

РИСУНКИ

Рисунок 1