Способ очистки воздуха и установка для его реализации

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано, в частности, в пищевой промышленности. Способ очистки воздуха заключается в пропускании воздуха через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения. Противоположные соседние стенки тракта имеют разную температуру. Разность температур между входной горячей и выходной холодной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°С. Между соседними стенками тракта - в диапазоне 35-55°С. Время пребывания частиц в тракте выбирают в пределах 0,3-6 с. После разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха пропускают через влагоотделитель. Установка содержит увлажнитель воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель. Установка снабжена разнотемпературной конденсационной камерой с газовым трактом. Тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20. Технический результат состоит в более полном отделении конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке при меньших затратах энергии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности, в пищевой промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ улавливания высокодисперсных аэрозолей путем насыщения запыленного воздушного потока водяными парами с последующим конденсационным укрупнением и улавливанием аэрозольных частиц из паровоздушного потока (SU 1607899 А1, МПК B01D 47/05, 23.11.90 - прототип).

Основным недостатком известного способа является то, что поток газа встречает на своем пути значительное гидравлическое сопротивление, возникающее в узких каналах насадки, что приводит к значительным потерям энергии.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа очистки воздуха, применение которого позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе очистки воздуха, заключающемся в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, согласно изобретению, разность температур между входной горячей и выходной холодной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°С, между соседними противоположными стенками тракта - в диапазоне 35-55°С, время пребывания частиц в тракте разнотемпературной конденсационной камеры выбирают в пределах 0,3-06 с, а после разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха дополнительно пропускают через влагоотделитель, работающий по принципу трубы Вентури.

Интервал температур между входной и выходной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°С, исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит уменьшение зоны устойчивого пересыщения воздуха в разнотемпературном канале и ухудшаются условия влагоотделения, а при дальнейшем увеличении происходит значительный рост затрат энергии для осушки.

Интервал температур между соседними противоположными стенками тракта обеспечивают в диапазоне 35-55°С, исходя из того, что при дальнейшем его изменении в любую сторону происходит резкое ухудшение условий влагоотделения и очистки.

Время пребывания выбирают в пределах 0,3-06 с исходя из того, что при его дальнейшем уменьшении не успевает произойти конденсационный рост частиц, а дальнейший рост ведет к увеличению времени очистки, не оказывающего значительного влияния на качество.

Для реализации указанного способа предложена установка, содержащая увлажнитель всасываемого воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой, в которой, согласно изобретению, тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20, одна из его продольных стенок выполнена с возможностью радиального перемещения, а выходная часть газового тракта разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем, работающим по принципу трубы Вентури.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом способе, в отличие от известного, разность температур между входной и выходной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°С, между соседними противоположными стенками тракта - в диапазоне 35-55°С, причем изменение температуры обеспечивают по линейному закону, время пребывания частиц в тракте разнотемпературной конденсационной камеры выбирают в пределах 0,3-06 с, а после разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха дополнительно пропускают через влагоотделитель, работающий по принципу трубы Вентури.

Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения, благодаря наличию новых признаков, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в улучшении условий отделения конденсата и механических частиц от очищаемого потока газа.

Указанные существенные признаки в совокупности, характеризующей сущность заявляемого технического решения, не известны в настоящее время для устройств очистки воздуха от посторонних примесей. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследований не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Новизна».

Существенные признаки заявляемого изобретения не могут быть представлены как комбинация, выявленная из известных решений с реализацией в виде отличительных признаков для достижения технического результата, из чего следует вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».

В связи с тем, что описанное техническое решение предназначено для использования в рамках реальной системы очистки воздуха, изготовлено заявителем и прошло испытания с достижением заявляемого технического результата, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показана принципиальная схема установки для очистки воздуха.

Установка для очистки воздуха содержит увлажнитель всасываемого воздуха 1, компрессор 2, увлажнитель сжатого воздуха 3, подогреватель 4, разнотемпературную конденсационную камеру 5 с газовым трактом 6 преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой. Тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20, исходя из того, что при меньшей величине не успевает произойти конденсационный рост частиц.

Продольная стенка 7 выполнена с возможностью радиального перемещения. Выходная часть газового тракта 6 разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем 8, работающим по принципу трубы Вентури.

Указанный способ реализуется следующим образом.

Очищаемый воздух предварительно увлажняется в увлажнителе 1 и поступает в компрессор 2, где происходит его сжатие до заданных параметров.

Из компрессора 2 сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха 3 и далее в подогреватель 4, где ему придается требуемая влажность и температура.

Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором 2, прошедший через увлажнитель сжатого воздуха 3 и подогреватель 4, подается в разнотемпературную камеру 5, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например, механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей и их рост до размеров капель.

За счет того, что одна из стенок камеры выполнена с возможностью радиального перемещения, обеспечиваются требуемые условия прохождения очищаемого потока через газовый тракт разнотемпературной камеры путем изменения площади проходного сечения тракта.

За счет выполнения начальной части стенок более горячей, чем остальные части, происходит значительное уменьшение на входе метастабильного пересыщения и, соответственно, увеличивается зона устойчивого пересыщения, однородного по сечению как вдоль, так и поперек потока.

Одна часть конденсата улавливается в камере 5, а другая, оставшаяся, в расположенном за ней водоотделителе. Комплект, состоящий из увлажнителей и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке при меньших затратах энергии.

1. Способ очистки воздуха, заключающийся в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, противоположные соседние стенки которого имеют разную температуру, с последующим отделением из потока твердой и конденсированной фаз, отличающийся тем, что разность температур между входной горячей и выходной холодной частями каждой стенки обеспечивают в пределах 20-35°С, между соседними стенками тракта - в диапазоне 35-55°С, причем изменение температуры обеспечивают по линейному закону, время пребывания частиц в тракте разнотемпературной конденсационной камеры выбирают в пределах 0,3-6 с, а после разнотемпературной конденсационной камеры очищаемый поток воздуха дополнительно пропускают через влагоотделитель.

2. Установка для очистки воздуха, содержащая увлажнитель всасываемого воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой, отличающаяся тем, что тракт конденсационной камеры выполнен с отношением длины к высоте более 20, одна из его продольных стенок выполнена с возможностью радиального перемещения, а выходная часть газового тракта разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем.