ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Российский патент 1995 года по МПК B01D46/24 

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха.

Известно устройство для очистки газов от аэрозий, содержащее корпус с патрубками подвода и отвода газа и слива жидкости, входной и выходной камерами и пористой перегородкой [1]
Недостатком данного изобретения является невозможность тепловлажностной обработки газа, проходящего через устройство, т.е. узкая спецификация с недостаточной эффективностью при использовании в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной стекой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности штуцера ввода очищаемого воздуха, при этом корпус выполнен с отверстием в нижней части днища, снабжен рубашкой со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, а штуцеры ввода очищаемого воздуха выполнены в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеют со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки, кроме этого фильтр снабжен форсунками для обдува сжатого воздуха фильтрующего элемента, установленными в крышке корпуса, конденсатоотводчиком, установленным в отверстии днища корпуса и отражательной перегородкой [2]
Недостатком этого устройства являются затраты сжатого воздуха при дополнительном сбросе конденсата, получаемого в процессе тепловлажностной обработки всасываемого атмосферного воздуха в суживающемся дозвуковом сопле и омываемом с поверхности отражательной перегородки в днище фильтра.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на производство сжатого воздуха путем уменьшения температуры всасываемого в компрессор воздуха за счет оригинальной теплофизической обработки его как при движении от выходного сечения штуцера ввода очищаемого воздуха, так и при контакте с отражательной перегородкой.

На чертеже дана принципиальная схема фильтра для очистки воздуха.

Фильтр состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2 и верхней крышкой 3, перфорированного металлического цилиндра 4, обтянутого проволочной сеткой 5 с фильтрующим элементом 6, штуцера 7 вывода очищаемого воздуха, имеющего коническую насадку 8 с радиальными канавками 9, штуцера 10 ввода очищаемого воздуха, штуцеров ввода 11 и вывода 12 сжатого воздуха, заполняющего полость рубашки 13, при этом штуцер 10 выполнен в виде суживающегося дозвукового сопла с криволинейными канавками 14 на внутренней поверхности и имеет со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки 15, кроме того, в корпусе 1 укреплены форсунки 16, а в днище 2 установлен конденсатоотводчик 17, к верхней крышке 3 прикреплена отражательная перегородка 18 с жестко закрепленной пористой пластиной 19.

Фильтр работает следующим образом.

Атмосферный воздух, загрязненный капельной влагой и твердыми частицами пыли при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает в многокомпонентном состоянии в штуцеры 10 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через съемные металлические сетки 15, в результате уменьшения проходного сечения штуцера 10, выполненного в виде суживающегося сопла, и возрастания скорости всасываемого потока оттесняются к стенке и попадают в криволинейные канавки 14, где, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются и становятся ядрами конденсации водяного пара. Закручивание в криволинейных канавках более плотного потока пограничного слоя приводит к вращательному движению всего потока всасываемого воздуха перед выходным отверстием суживающегося дозвукового сопла, в виде которого выполнены штуцеры 10, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра. Это приводит к дополнительной коагуляции мельчайших частиц влаги, которая с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости, ударяясь об отражательную перегородку 18 и пористую пластину 19, попадает на коническое днище 2 фильтра, где находится конденсат. В результате этого осуществляется смачивание упавших частиц, предотвращается их унос к фильтрующему элементу 6.

После выходного сечения штуцера 10 ввода очищаемого воздуха наблюдается поджатие струи закрученного потока атмосферного всасываемого воздуха, что приводит к коагуляции мелкодисперсных капелек, сконденсировавшихся в процессе завихрения атмосферной влаги. После поджатия происходит внезапное расширение с эффектом Джоуля-Томсона. Внезапное расширение сопровождается снижением скорости обрабатываемого потока воздуха и образованием факела (определяемого углом распыла, т.е. расстоянием до отражательной перегородки), оптимальные размеры которого обеспечивают эффективное использование теплоты испарения.

Термодинамически расслоенный в суживающемся дозвуковом сопле атмосферный воздух представляет собой два потока: холодный, насыщенный мелкодисперсной влагой процесса конденсации паров атмосферной влаги, за счет более низкой температуры его по сравнению с окружающей средой,горячий, насыщенный твердыми загрязнениями и крупнодисперсной жидкостью в случае наличия в окружающей фильтр среде дождя, тумана или снежного заряда (снегопад, метель).

Холодный поток, представляющий собой ядро влажного воздуха, выходящего из суживающегося сопла, ударяется о пористую пластину 19, и мелкодисперсная жидкость, имеющая температуру холодного потока, заполняет поры малого диаметра пористой пластины, образуя пятно жидкости. Последующий контакт пятна жидкости с влажным воздухом, имеющим усредненную температуру (происходит смешивание в корпусе фильтра перед отражательной перегородкой холодного и горячего потоков), превышающую температуру жидкости в порах пористой пластины, приводит к ее испарению.

Оригинальность конструктивного решения подтверждается простотой технического исполнения, гарантирующего как эксплуатационную, так и технологическую надежность обработки атмосферного всасываемого воздуха.

Эффективность охлаждения всасываемого воздуха за счет отбора теплоты на испарение жидкости из пор малого диаметра заключается в дополнительном аккумулировании объема жидкости по длине пор, что предотвращает отрыв жидкости без испарения основным потоком (скорость всасываемого воздуха достигает 10 м/с), омывающим отражательную перегородку, т.е. отсутствие пористой пластины с порами малого диаметра не позволило бы испарять в полном объеме жидкость, ударяющуюся об отражательную перегородку при внезапном расширении воздуха, выходящего из суживающегося сопла.

Кроме того, конденсирующаяся и испаряющаяся в пористой пластине жидкость не сбрасывается в днище фильтра, что снижает частоту удаления конденсата с загрязнениями в атмосферу, а это приводит к экономии воздуха, используемого в процессе продувки полости слива конденсата.

Использование: для очистки сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народнодго хозяйства, особенно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. Сущность изобретения: на фильтре для очистки воздуха, состоящем из корпуса с фильтрующим элементом, штуцера вывода очищаемого воздуха, имеющего коническую насадку с радиальными канавками, штуцера ввода очищаемого воздуха, штуцеров ввода и вывода сжатого воздуха, заполняющего полость рубашки, штуцер ввода выполнен в виде суживающего дозвукового сопла с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеет со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки, кроме того в корпусе укреплены форсунки,а в днище установлен конденсатоотводчик, к верхней крышке прикреплена отражательная перегородка с жестко закрепленной пористой пластиной, при этом отражательная перегородка установлена на расстоянии от штуцера ввода очищаемого воздуха, равном 1,4-1,6 диаметра его выходного сечения. 1 ил.

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА, содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде сужающихся дозвуковых сопл с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, рубашку со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, форсунки для обдува сжатым воздухом фильтрующего элемента, установленные на крышке корпуса, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, отличающийся тем, что фильтр снабжен пористой пластиной, размещенной на отражательной перегородке соизмеримо ее размерам, при этом перегородка установлена на расстоянии от штуцеров ввода, равном 1,4 1,6 диаметра выходного сечения штуцера.