Устройство для формирования кипящего слоя тонкодисперсных частиц Советский патент 1990 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в энергетической, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем создания кипящего слоя с низкими значениями размеров частиц и их концентрации, исключение налипания частиц кипящего слоя на прозрачные стенки.

На фиг. 1 показано устройство, разрез; на фиг. 2 - циклический регулятор расхода; на фиг. 3 - узел установки кольцевых электродов и измерительного прибора; на фиг. 4 - пример циклограммы изменения расхода, обеспечиваемой цикличным регулятором.

Устройство содержит сосуд с крышкой 1, разделенный по вертикали на три секции 2-4 нижней 5 и дополнительной 6 газораспределительными решетками. Нижняя секция 2 соединена с источником избыточного давления (не показан) через цикличный регулятор 7 расхода, а верхняя секция 4 - с атмосферой через выходные патрубки в крышке 1. На верхней поверхности нижней газораспределительной решетки 5 равномерно размещены вспомогательные тонкодисперс.ные частицы 8, а к нижней поверхности закреплены, по крайней мере, два вибратора 9 и 10, выходы которых подключены к блоку 11 синхронизации- их работы в противофазе.

Верхняя газораспределительная решетка жестко соединена с вибратором 12. Стенки 13 промежуточной секции 3 выполнены прозрачными, а в месте установки измерительного прибора 14 на прозрачных стенсд

Ј

to

О

ке 6, газ фильтруется через нее и выходит через патрубки крышки 1. В связи с тем, что газ подается в секцию 2 переменным расходом, определяемым регулятором 7, после поднятия частиц кипящего слоя к решетке б осуществляется их частичное опускание, далее снова поднятие, т. е. происходит перемешивание частиц по высоте и объему (так как необходимо учитывать и боковое взаимодействие потоков

ках с внешней и внутренней сторон установлены концентрично кольцевые электроды, соответственно меньшего 15 и большего 16 диаметров, которые подключены к двум входам источника 17 импульсного напряжения. Цикличный регулятор 7 расхода выполнен в виде подпружиненного стержня 18, введенного одним концом через уплотнение 19 в соединительный трубопровод 20 с источником избыточного давления, а другим - установленного с воз- 10 в слое и частиц). После проведения не- можностью взаимодействия с профилирован- скольких таких циклов (фиг. 4, где Q - ным кулачком 21 электродвигателя 22.расход газа, N - число циклов) достиУстройство работает следующим образом. гается равномерная структура кипящего слоя. На нижнюю газораспределительную ре- Подача вибрации в противофазе на вибра- шетку 5 засыпается равномерный слой тон- 15 торы 9 и 10 обеспечивает поднятие одной кодисперсных частиц размером 1,5-2 мм. плоскости решетки 5 и одновременное опус- Размер ячеек этой решетки выбирают кание ее другой плоскости (закрепленной к

другому вибратору) - Это позволяет осуществлять эффективную передачу виброускорений по диаметрально противоположным кон- равномерный слой засыпки. Толщину послед- 20 цам секции 3, что также улучшает од- ней выбирают равной 5-10 размерам час- нородность структуры кипящего слоя. Решет- ки 5 и 6 установлены свободно на упорах стенок секций, соответственно 2 и 3. Верхнюю решетку 6 возможно монтировать на

с равномерной толщиной по поверхности 25 Уплотнениях из мягкой резины по ее пери- последних. Засыпку удобно производить при метру.

Соотношения расхода газа в цикле могут значительно отличаться для установок при различной конструктивной реализации. Параметры вибрации на нижней решетке 5 30 выбирают с учетом возможности перехода в режим виброкипения. Например, при часменьшим минимального размера указанных частиц. Включаются вибраторы 9 и 10, которые обеспечивают (после работы 1-2 мин)

тиц. Производят засыпку слоя тонкодисперсных частиц кипящего слоя (с отключенными вибраторами) на слой частиц 8

снятой крышке 1 с газораспределительной решеткой 6 и вибратором 12. Масса засыпанного порошка определяется требуемой концентрацией кипящего слоя, т. е. соотношением массы к объему секции 3.

В трубопровод 20 одновременно подается газ, включаются электродвигатель и вибраторы 9-12. Газ, фильтруясь через слой частиц 8, обеспечивает взвешивание и поднятие частиц кипящего слоя. Скорость (расход) газа подбирается таким образом, чтобы обеспечить «вздутие слоя частиц 8, что увеличивает поры между ними и уменьшает гидравлическое сопротивление через них. Размеры частиц кипящего слоя d меньше размеров частиц 8 D в 3-8 раз, т. е.

тотах 20-40 Гц при вибрации слой «вспучивается, что исключает необходимость расхода дополнительного газа на реализацию этой операции.

35 Для решетки 6 выбирают частоту, исключающую «поршневой эффект подсоса частиц в поры решетки 6, т. е. частоту, превышающую 200 Гц. Поры решетки 6 должны быть меньше размеров частиц кипящего слоя, целесообразно, например, изготавD(3-8)d. Причем этот предел определя- ливать их из фетра с металлической арми- ется двумя критериями.ровкой.

С уменьшением соотношения ()Регулятор расхода достаточно просто выуменьшается размер пор между частицами полнить в виде кулачка 21 на валу элект- 8 с диаметром D, что уменьшает возмож- родвигателя 22, который осуществляет ность обратного проникновения частиц ки- 45 частичное перекрытие подпружиненным стержнем 18 потока газа в трубопроводе 20. Закон изменения расхода определяется профилем кулачка 21. Для различных сред возможно иметь несколько кулачков (форма подбирается экспериментально). Поэтому газа через 50 конструкция устройства может быть универсальна.

пящего слоя (в секцию 2 через решетку 5) в статическом состоянии; недостатком является то, что возможна вероятность отрыва (взвешивания) частиц 8 от верхней поверхности слоя, что определяет ухудшение равномерности истечения решетку 5 и слой 8.

С увеличением соотношения () равномерность истечения газа через решетку 5 и слой частиц 8 улучшается, так как частицы 8 практически не отрываются

Кипящий слой тонкодисперсных частиц используется для ряда исследовательских целей, например, определения оптической плотности двухфазной среды, коэффициенот поверхности слоя, но увеличиваются 55 тов отражения и т. д. Поэтому стенки размеры пор между ними. Частицы кипя- секции 3 выполнены прозрачными (опреде- щего слоя поднимаются к верхней решет- ление однородности структуры), а в месте

ке 6, газ фильтруется через нее и выходит через патрубки крышки 1. В связи с тем, что газ подается в секцию 2 переменным расходом, определяемым регулятором 7, после поднятия частиц кипящего слоя к решетке б осуществляется их частичное опускание, далее снова поднятие, т. е. происходит перемешивание частиц по высоте и объему (так как необходимо учитывать и боковое взаимодействие потоков

в слое и частиц). После проведения не- скольких таких циклов (фиг. 4, где Q - расход газа, N - число циклов) достиСоотношения расхода газа в цикле могут значительно отличаться для установок при различной конструктивной реализации. Параметры вибрации на нижней решетке 5 выбирают с учетом возможности перехода в режим виброкипения. Например, при частотах 20-40 Гц при вибрации слой «вспучивается, что исключает необходимость расхода дополнительного газа на реализацию этой операции.

Для решетки 6 выбирают частоту, исключающую «поршневой эффект подсоса частиц в поры решетки 6, т. е. частоту, превышающую 200 Гц. Поры решетки 6 должны быть меньше размеров частиц кипящего слоя, целесообразно, например, изготавКипящий слой тонкодисперсных частиц используется для ряда исследовательских целей, например, определения оптической плотности двухфазной среды, коэффициентов отражения и т. д. Поэтому стенки секции 3 выполнены прозрачными (опреде- ление однородности структуры), а в месте

установки измерительных элементов (измеритель 14 оптической плотности) для исключения налипания частиц кипящего слоя на прозрачные стенки вводятся электроды 15 и 16, к которым подключено импульсное напряжение одинаковой полярности, но различной величины При подаче напряжения на электрод 15, например, положительного, на прозрачной стенке 13 происходит перераспределение зарядов, Около

жащее сосуд, разделенный по вертикали на две секции газораспределительной решет кой, жестко закрепленной с вибратором, причем нижняя секция сообщена с источни- (. ком избыточного давления, а стенки верхней выполнены прозрачными, и выходной патрубок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей оно снабжено дополнительной газораспределительной решеткой с вспомогательными тонэлектрода 15 скапливаются отрицательные за-Ю кодисперсными частицами меньшего размера ряды, а на противоположной внутренней по-и вибратором, размещенной в верхней сек- верхности стенки 13 - положительныеции под крышей, дополнительным вибрато- Электрод 16 обеспечивает заряжение час-ром для нижней газораспределительной ре- тиц (положительным зарядом) кипящегошетки, цикличным регулятором расхода от слоя, которые отталкиваются от внутренней-|5 источника избыточного давления и блоком поверхности стенки 13 Периодическое изме-синхронизации работы в противофазе вибра- нение напряжения (импульсное) необходимоторов нижней газораспределительной решет- для исключения накопления частиц разно-ки, при этом вспомогательные тонкодисперс именного заряда (отрицательного в данномные частицы и вибраторы размещены рав- случае) на внутренней поверхности стенки 13номерно по нижней газораспределительной При изменении полярности происходит от-20 решетке, соответственно на ее верхней и рыв частиц от стенки, так как на послед-нижней поверхностях

ней формируется одноименный заряд2 Устройство по п 1, отличающееся Подключение электродов 15 и 16 к раз-тем, что цикличный регулятор расхода вы ным выходам источника 17 позволяет лроиз-полней в виде подпружиненного стержня, водить корректировку напряжения на элект--с введенного одним концом через уплотне родах для выбора оптимального их отно-ние в соединительный трубопровод с источ- шения при минимальном оседании частицникои избыточного давления, а другим - на поверхности стенки 13 (напряжение наустановленного с возможностью взаимоэлектроде 16 выбирают большим, чем надействия с профилированным кулачком элект- электроде 15)родвигателя

Таким образом, за счет введения верхней30 3 Устройство по п 1, отличающееся

газораспределительной решетки и вспомо-тем, что, с .целью исключения налипания

гательных частиц на нижнюю решетку цик-частиц кипящего слоя на прозрачные стен

личного регулятора расхода достигается воз-ки, устройство снабжено двумя кольцевыми

жащее сосуд, разделенный по вертикали на две секции газораспределительной решет кой, жестко закрепленной с вибратором, причем нижняя секция сообщена с источни- . ком избыточного давления, а стенки верхней выполнены прозрачными, и выходной патрубок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей оно снабжено дополнительной газораспределительной решеткой с вспомогательными тонкодисперсными частицами меньшего размера и вибратором, размещенной в верхней сек- ции под крышей, дополнительным вибрато- ром для нижней газораспределительной ре- шетки, цикличным регулятором расхода от источника избыточного давления и блоком синхронизации работы в противофазе вибра- торов нижней газораспределительной решет- ки, при этом вспомогательные тонкодисперс ные частицы и вибраторы размещены рав- номерно по нижней газораспределительной 0 решетке, соответственно на ее верхней и нижней поверхностях

Изобретение относится к устройствам для формирования кипящего слоя тонкодисперсных частиц и может быть применено в энергетической и других отраслях народного хозяйства путем расширения функциональных возможностей, за счет создания кипящего слоя с низкими значениями размеров частиц и их концентрации. Устройство содержит газораспределительную решетку с вибратором в верхней секции под крышкой, с помощью которой производится фильтрация газа и поджатие частиц китящего слоя в полости между двумя газораспределительными решетками. На нижней решетке равномерно размещены вспомогательные тонкодисперсные частицы, через которые фильтруется газ для обеспечения кипящего слоя тонкодисперсных частиц, со средними размерами в 8 раз меньшими, чем размер вспомогательных частиц. Фильтрующий расход газа обеспечивается цикличным регулятором, выполненными в виде подпружиненного стержня, введенного в соединительный трубопровод с источником избыточного давления. Цикличное регулирование расхода газа и вибрация концов нижней решетки в противофазе вибраторами обеспечивают однородную структуру кипящего слоя с низкими значениями концентрации. 2 з.п ф-лы, 4 ил.

можность создания однородного кипящего слоя низкой концентрации (до 10-20 г/м3)

Формула изобретения

1 Устройство для формирования кипящего слоя тонкодисперсных частиц, содерf

электродами разного диаметра и источником импульсного напряжения с двумя выходами, к которым подключены кольцевые электроды, установленные концентрично, соответственно большего диаметра на внутренней поверх ности прозрачной стенки и меньшего - на внешней

Р

/

7

20

18 Р 21

(риг.2

фигЛ