АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА Российский патент 1995 года по МПК F24F3/14 F28C1/00 

Изобретение относится к технике оборотного водоснабжения и очистке газов, оно может быть использовано в промышленной теплотехнике, а также в химической и металлургической промышленности.

Известен аппарат для тепло-массообмена и мокрого пылеулавливания, включающий корпус с патрубками для ввода и вывода фаз, тарелки в виде расположенных друг над другом прямоугольных труб Вентури, имеющих конфузор, горловину и диффузор, причем горловина вышележащей трубы Вентури размещена над диффузором нижележащей [1].

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для очистки газов, содержащее в корпусе с патрубками ввода и вывода газа трубы Вентури с одноярусным расположением, которые включают конфузор, горловину и диффузор с завихрителем, причем диффузор перфорирован, а завихритель выполнен в виде расширяющегося винтового шнека [2].

В этом устройстве повышение эффективности сепарации мелкодисперсных частиц достигнуто перфорацией диффузора от сечения диаметром, равным трем диаметрам горловины, до сечения диаметром, равным девяти диаметрам горловины. Однако это устройство, обладая высокой сепарирующей способностью, не пригодно для охлаждения чистых жидкостей. В результате непосредственного контакта воздушного потока с распыленной водой происходит ее загрязнение примесями (твердыми, газообразными), содержащимися в воздухе. Использование такой воды в системах охлаждения технологического оборудования, например в лазерных установках для резки металлов, в индукционных нагревателях и др., приводит к опасным отложениям и коррозионным разрушениям, что снижает эффективность охлаждения и надежность систем. Кроме того, в системах охлаждения могут применяться наряду с водой другие теплоносители (масла, глицерин и др.).

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности систем охлаждения технологического оборудования, в которых используются различные теплоносители, а также очистки воздуха в производственных помещениях.

Цель достигается тем, что в корпусе аппарата с патрубками подвода и отвода теплоносителей и воздуха установлены трубы Вентури, состоящие из конфузора, горловины и диффузора, концевая часть которого представляет собой теплообменник, выполненный из трубчатой конусной спирали, которая в выходном сечении диффузора переходит в многорядную спираль, причем в смежных витках трубы сдвинуты относительно друг друга, а спирали соединены с патрубками подвода и отвода теплоносителя. Воздух поступает в трубы Вентури через патрубки ввода, очищается в них от примесей распыленной водой и через патрубок отвода направляется в систему вентиляции помещения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый аппарат отличается наличием новых признаков, поскольку выходная часть диффузора трубы Вентури выполнена из спирально навитых труб, образующих конус и многорядный змеевик в выходном сечении, а патрубок выхода воздуха соединен с системой вентиляции. Таким образом, заявляемый аппарат соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже показан предложенный аппарат, продольный разрез.

Аппарат оборотного охлаждения состоит из корпуса 1, патрубков подвода воздуха с защитной сеткой 2 и патрубка вывода 3 очищенного воздуха. Внутри корпуса установлены трубы Вентури, изготовленные из конфузора 4, горловины 5 и диффузора 6. Концевая часть диффузора от сечения, равного трем диаметрам горловины, представляет собой теплообменник, выполненный из трубчатой конусной спирали 7, которая в выходном сечении диффузора переходит в многорядную плоскую спираль. В смежных витках спирали трубы сдвинуты относительно друг друга. Через патрубок ввода нагретый теплоноситель по трубе 8 поступает в спирали теплообменника 7 и отводится из него по трубе 9. В конфузоре 4 размещен распылитель 10 воды, подача которой осуществляется насосом 11. Насос подключен к нижней части корпуса 1, в котором с помощью регулятора 12 питания и переливной трубы с гидрозатвором 13 поддерживается постоянный уровень. Сливной клапан 14 служит для осушения корпуса. Движение воздуха в устройстве обеспечивается вентилятором 15, его очистка от капелек воды достигается с помощью дырчатого щита 16 и жалюзийного сепаратора 17. Выходной патрубок вентилятора соединен с воздуховодом 18 системы вентиляции.

Аппарат работает следующим образом.

Атмосферный воздух за счет разрежения в корпусе 1, создаваемого вентилятором 15, поступает через патрубок 2 в конфузор 4 трубы Вентури. В конфузоре воздух смешивается с водой, диспергированной распылителем 10. Образовавшаяся дисперсная воздушно-водяная среда поступает в горловину 5, где резко возрастает ее скорость; в результате этого происходит дополнительное дробление капель и поглощение ими твердых, жидких и газообразных примесей воздуха. Процесс очистки воздуха водой продолжается в диффузорной части 6 и в спиральном змеевике 7 трубы Вентури за счет турбулентной диффузии. Мелкодисперсная воздушно-водяная среда в концевой части диффузора, представляющей собой теплообменник из спирально навитых труб, наряду с осевым приобретает поперечное направление движения. В ходе обтекания этой средой спиральных труб капли воды осаждаются на их поверхности, образуя пленку. Внутри этих труб движется нагретый теплоноситель, поступивший по трубе 8; отвод охлажденного теплоносителя осуществляется по трубе 9. Поскольку температура теплоносителя выше температуры воздушно-водяной среды, то на поверхности спиралей происходит интенсивное испарительное охлаждение. Очищенный воздух после выхода из плоской спирали меняет направление своего движения; крупные капли осаждаются в нижней части корпуса 1. Последующее восходящее движение среды внутри корпуса сопровождается гравитационным осаждением капель. Этому способствуют дырчатый щит 16, а также низкие скорости движения воздуха в корпусе. Окончательная очистка осуществляется в сепараторе 17 жалюзийного типа, из которого уловленная вода по трубе 19 отводится в нижнюю часть корпуса, заполненного водой. Отсюда насосом 11 вода после отстойника 20 подается в распылитель 10. Поддержание постоянного уровня воды в нижней части корпуса путем подачи свежей воды достигается с помощью регулятора 12; слив загрязненной воды по мере достижения предельных концентраций осуществляется через клапан 14.

Очищенный воздух через патрубок 3 подается вентилятором 15 в воздухоход 18 системы вентиляции производственного помещения. Этим достигается рециркуляция воздуха; в осенне-зимний период это снижает количество приточного воздуха, поступающего в помещение, а следовательно, уменьшает затраты на его подогрев. Кроме того, очищенный воздух улучшает качество вентиляционного воздуха за счет его увлажнения.

Полезный эффект от применения предложенного аппарата выражается в выполнении им функций охладителя оборотного водоснабжения и очистителя воздуха системы вентиляции с рециркуляцией.

Экономический эффект от применения предложенного аппарата в системе охлаждения газолазерной установки для резки металлов с потребляемой мощностью 40 кВт выразится в следующем. Коэффициент полезного действия современных установок достигает 10%; 90% подведенной энергии, т.е. 36 кВт, отводится в системе охлаждения жидкостью, которая нагревается до 35-40^оС. Работоспособность установки определяется глубиной охлаждения и чистотой жидкости. Использование предложенного аппарата позволяет реализовать замкнутую систему охлаждения, а также очистку воздуха для рециркуляционной системы вентиляции. Экономический эффект только за счет рециркуляции воздуха выражается в снижении на 1,3 ГДж/ч энергии, потребляемой на отопление помещения.

Использование: теплоэнергетика, очистка воздуха, охлаждение оборотной воды. Сущность изобретения: в корпусе аппарата по оси размещена труба Вентури, включающая диффузор с сепарационным участком, образованный теплообменной поверхностью. Последняя выполнена в виде трубки, закрученной по спирали, имеющей по крайней мере два плоских участка, размещенных в выходном сечении диффузора. Витки спирали размещены с шагом, превышающим диаметр трубки. Витки разных участков смещены один относительно другого. Увлажненный воздух приносит на поверхность спирали влагу. По спирали протекает охлаждаемая оборотная вода. При этом на поверхности спирали происходит интенсивное испарение и охлаждение воды в трубках. Воздух на пути своего следования в аппарате проходит через перфорированный лист и каплеотбойник, после чего удаляется вентилятором. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода воздуха, внутри которого по оси размещена труба Вентури, включающая диффузор с сепарационным участком, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен патрубками подвода и отвода охлаждаемого теплоносителя, сепарационный участок диффузора образован теплообменной поверхностью, выполненной в виде трубки, закрученной по спирали, имеющей по крайней мере два плоских участка, расположенных в выходном сечении диффузора, витки которых размещены с шагом, превышающим диаметр трубки, причем витки одного плоского участка спирали смещены относительно витков другого участка, а патрубки подвода и отвода охлаждаемого теплоносителя подключены к трубке. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен перфорированным листом, каплеотбойником и вентилятором, размещенными последовательно по ходу воздуха, причем лист и каплеотбойник размещены в верхней части корпуса перед патрубком отвода воздуха, а вентилятор - за последним.