Устройство для определения дисперсного состава пыли Советский патент 1992 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к технике классификации тонкоизмельченных материалов методом воздушной сепарации и может быть использовано в различных областях промышленности, например при исследовании и контроле работы пылеулавливающих установок.

Известны несколько схем установок для разделения на фракции полидисперсной пыли методом воздушной сепарации в гравитационном поле. Наиболее широкое применение в практике нашли схемы, реализованные в приборе Гонеля, который содержит насадок для загрузки исследуемой пробы пыли, трубу постоянного сечения и соединяющий их диффузор. Определение дисперсности состава пыли этим прибором основано на том, что частицы различной крупности витают в вертикальном восходящем потоке с разной скоростью. Поэтому частицы, скорость витания (Vt) которых меньше скорости потока, выносятся после

взвихривания пыли в насадке из трубы прибора.

Недостатки прибора - низкая точность результатов анализа и длительность процесса отдува, особенно тонких фракций (0 - 5 мкм) пыли.

Наиболее близким к предлагаемому является прибор, который содержит трубу и насадок, соединенные между собой с помощью диффузора, а также установленные внутри трубы два конуса. Конусы соединены основаниями, выполненными так, что площадь поперечного се гёния кольцевого кана ла между конусом и диффузором на выходе потока из диффузора равна или меньше площади того же канала на входе в диффузор, причем внутри конусов имеется не менее одного продольного канала.

Принятая форма выполнения нижних конусов установленного внутри диффузора тела обеспечивает безотрывное течение потока в кольцевом канале, образуемом теСО

с

VJ

hO 00

Ч ю оо

ом со стенками диффузора.и равномерное го распределение по окружности. Эффект ыравнивания потока усиливается за счет аличия внутри тела кольцевого и центрального каналов, способствующих разделению потока на несколько соосных струй, слияние которых на прямом участке трубы обеспечивает получение потока с меньшей тепенью неравномерности по сравнению с простым диффузором.

Длина трубы за диффузором в рассматриваемом приборе является величиной потоянной, а режимы течения потока в трубах при отдуве разных фракций пыли значительно меняются. Соответственно с этим меняется степень неравномерности потока в выходном сечении труб прибора,а расчетная максимальная скорость потока остается неизвестной. При любых значениях критерия Re для данного прибора всегда максимальная скорость равна средней (VM3Kc Vcp).. Такое допущение приводит к получению заведомо искаженных результатов анализа.

Кроме того, ввод тела с развитой боковой поверхностью затрудняет проведение анализа, Фракции пыли 0-5 мкм обладают очень сильными адгезионными свойствами, Электролизуясь в процессе длительного взвихривания пробы в насадке, тонкая пыль налипает на стенки продольных каналов тела и не стряхивается при обстукивании. Исключение определенной части пыли из процесса отдува способствует искажению результатов анализа.

Целью изобретения является повышение достоверности анализа и сокращение времени на его проведение по определению дисперсного состава пылей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения дисперсного. ного состава пыли, содержащем трубу и насадок с каналом для подачи по его оси вниз воздуха, соединенных между собой диффузором, высоту трубы определяют из соотношения

Н 4,8- Re- d Qyu 0.005 ReH. d

0,041),

где Н высота трубы;

Re - критерий Рейнольдса;

d - диаметр трубы.

.Это обеспечивав г такой профиль скоростей потока в выходном сечении трубы, при котором степень его неравномерности остается постоянной и равной Уср/Умакс 0,7 на протяжении всего анализа.

Знание истинного значения степени неравномерности потока в выходном сечении

трубы на протяжении всего анализа и снижение ее значения на 40% по сравнению с параболическим профилем скоростей обеспечивает получение достоверных результатов и значительное сокращение продолжительности отдува частиц заданного размера, особенно фракций 0-5 мкм.

На фиг. 1 схематично изображено устройство, разрез; на фиг. 2 - обобщенный

график неравномерности распределения скоростей потока в выходном сечении труб устройства в зависимости от высоты Н и диаметра d трубы и критерия Re; на фиг. 3 - конструкция насадки для загрузки анализируемой пробы.

Устройство содержит регулируемую по высоте трубу 1, диффузор 2 с углом раскрытия 20° и насадок 3 для загрузки анализируемой пробы пыли, по оси которого

предусмотрен канал 4 для подачи струи воздуха в слой пыли.

Устройство работает следующим образом.

Воздух по каналу 4 поступает в насадок

3 и взмучивает в нем навеску пыли. Образованный двухфазный поток поступает в диффузор 2, где за счет расширения уменьшает свою скорость, а затем с определенной степенью неравномерности, соответствующей

условиям входа потока в диффузор и углу его расширения а 20°, поступает в трубу 1 диаметром d. Для отдува каждой фракции пыли высота трубы, имеет свое оптимальное значение Н и при принятых конструкциях

насадка и диффузора определяется по формуле

Н 4,8-103- Re- d (цля 0,05 - 0,041).

При такой величине Н степень неравномерности потока на выходе из трубы устройства поддерживается всегда на одном уровне и равна

УсрЛ/макс const 0,7, где /Ср - средняя скорость в выходном сечении;

VMaKc максимальная скорость в выходном сечении.

По сравнению со стабилизированным ламинарным профилем скоростей такой поток является значительно более выровнен- ным, что позволяет время отдува фракций О - 5 мкм сократить с 13 - 15 ч до 2.5 - 3 ч.

Для отдува той или иной фракции пыли в насадок подается определенное колйчество воздуха (Q), которое рассчитывается по формуле

Q 0,55.d2-Vb, где Vb - скорость витания частиц.

Частицы (Фракция) пыли, скорость вита- ния (Vb) которых меньше или равна VMaKc потока в выходном сечении трубы,выносятся из устройства. Варьируя скорость потока, отдуваются фракции пыли с определенными раз- мерами частиц, рассчитанные по скорости Vb. Переход к крупности производится по закон Стокса. Содержание отдуваемых фракций в исследуемой пробе определяется как разность между весом пробы и остатком.

Формула изобретения

Устройство для определения дисперсного состава пыли, содержащее трубу и насадок с каналом для подачи по его оси вниз струи воздуха, соединенных между собой диффузором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности анализа и сокращения времени на его проведение, высоту трубы определяют из соотношения

H-4,.-d, где Н - высота трубы;

Re - критерий Рейнольдса;

диаметр трубы.

Использование изобретения: классификация тонкоизмельченных материалов методом воздушной сепарации при исследовании и контроле работы пылеулавливающих установок. Сущность изобретения: классификацию частиц проводят в трубе, высоту Н которой устанавливают по соотношению Н 4.8-10 Re d, где Re - число Рейнольдса; d - диаметр трубы. Этим достигается равномерность поля скоростей и сокращение времени анализа. 3 ил.

«я /.