Способ очистки воздуха от пыли и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B08B15/00 

тель ПВМ, включающий входной и выходной патрубки, корпус, устройство для поддержания уровня воды, перегородки, каплеуловитель и сливной патрубок 1.

Однако известным способом и с помощью известного устройства нельзя добиться высокой эффективности очистки воздуха от тонкодисперсных фракций (менее 50 мкм) пыли, т.к. в этом случае упомянутые пылинки, обладая малой инерционностью, отскакивают от поверхности контакта запыленного воздуха с жидкостью, не успевая смачиваться и захватываться ею, и уносятся воздушным потоком.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки воздуха от тонкодисперсной пыли.

Поставленная цель достигается тем, что жидкость перед и в процессе подачи запыленного воздуха электрически активируют с образованием зоны повышенной концентрации (ОН) с рН 8,0, причем подачу воздуха осуществляют в эту зону, а устройство снабжено источником постоянного тока, боковые стенки его корпуса выполнены из электропроводного материала, криволинейными, при этом проекция кривой на горизонтальную плоскость повторяет форму овала Кассини, перегородка выполнена водопроницаемой из диэлектрического материала, одна из камер соединена с положительным полюсом источника постоянного тока и снабжена закрепленными равномерно на ее крышке электродами, свободные концы которых погружены в жидкость, а другая камера соединена с отрицательным полюсом, снабжена поперечной перегородкой, нижняя часть которой выполнена с отогнутыми надрезами, нз противоположной от перегородки поверхности каждого из воздушных патрубков выполнены отверстия, при этом патрубки закреплены на части крышки над этой камерой, а нижняя часть их и отверстий погружена в жидкость.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

На фиг. 3/4, 5 даны в аксонометрии соответственно общий вид, крышка с электродом и крышка с электропроводной перегородкой.

Корпус устройства состоит из двух электропроводных частей 1 и 2, каждая из которых включает крышки 3, 4; боковую стенку в форме полуовала Кассини в плане и конусное полудиище. Корпус разделен диэлектрической прокладкой - каркасом 5 с натянутым на него водопроницаемым материалом 6. На крышке 3 части 1 корпуса устройства с равномерной плотностью жестко

закреплены вертикальные электроды 7. Корпус устройства заполнен жидкостью. На крышке 4 части 2 корпуса вдоль поперечной оси овала Кассини закреплена жесткая водопроницаемая электропроводная перегородка 8 с надрезами в своей нижней части, кромки которых отогнуты, образуя статический за кручи ватель 9. Через крышку 4 по обе стороны перегородки 8 пропущены

0 входной 10 и выходной 11 воздушные патрубки-электроды, незаглушенные с торца и имеющие боковые отверстия. Причем боковые отверстия патрубков 10 и 11 ориентированы противоположно друг другу

5 параллельно продольной оси овала Кассини. Нижние концы электродов, статического закручивателя 9, воздушных патрубков 10 и 11 расположены на одном уровне, совпадающим с нижней кромкой боковых стенок

0 частей 1 и 2 корпуса, и частично погружены в жидкость. Уровень жидкости таков, что боковые отверстия воздушных патрубков 10 и .11 перекрыты неполностью.

Электроды 7 и часть 1 корпуса подклю5 чены к положительному полюсу источника постоянного тока, а воздушные патрубки 10, 11 и часть 2 корпуса вместе с перегородкой 8 - к отрицательному полюсу.

В нижней части конусного днища корпу0 са установлен сливной патрубок 12, на боковой стенке корпуса - устройство 13 для поддержания уровня жидкости.

Устройство работает следующим образом.

5 Перед подачей запыленного воздуха корпус устройства заполняют водой так, что ее уровень перекрывает боковые отверстия патрубков 10, 11 не более, чем на половину. Каждую часть 1 и 2 корпуса устройства под0 ключают к разноименным полюсам источника постоянного тока (часть 1 к +, часть 2 - ). В результате этого положительный заряд приобретут также крышка 3 и электроды 7, а отрицательный крышка 4, перего5 родка 8 с закручивателем 9, патрубки 10 и 11, После такого подключения к источнику тока происходит электролиз воды, приводящий к смешению химического равновесия. При этом анионы ОН движутся к аноду (+),

0 а катионы НзО - к катоду (-). Встречая на своем пути водопроницаемую мембрану, функции которой в устройстве выполняет водопроницаемый материал 6, ионы соответствующих знаков концентрируются у по5 верхности материала 6(OHJ со стороны катода ИзО со стороны анода). При этом напряжение и величина тока определяют интенсивность изменения активации (величины показателя рН среды) в строю ограниченном объеме, а площадь электродов и

степень водопроницаемости материала - объем активации (распределение плотности зарядов в среде). Таким образом, в объеме жидкости, заключенном между частью 1 корпуса и материалом 6, концентрируются катионы HaOJ1, образуя кислотную среду с рН 5,5-6. В объеме жидкости, заключенном между частью 2 корпуса и материалом 6, концентрируются анионы OHJ, образуя щелочную среду с рН 8-8,5.

Запыленный воздух поступает в патрубок 10, ударяется о поверхность жидкости, изменяет свое направление, выходит через его боковое отверстие, обтекает патрубок 10, проходит через статический закручива- тель 9 перегородки 8, обтекает патрубок 11 и через его боковое отверстие очищенным выходит из патрубка 11.

Выполнение корпуса устройства в виде овала Кассини в плане позволяет равномерно распределить плотность зарядов в объеме жидкости за счет ликвидации лишних (балластных) зон. Подключение обеих частей корпуса 1 и 2, двух воздушных патрубков 10 и 11, перегородки 8, электродов 7 к источнику тока обеспечивает равномерное распределение плотности зарядов (концентрации ионов) в объеме жидкости за счет увеличения площади поверхности электродов. Большое количество электродов 7 (в составе анода) обусловлено необходимостью компенсации суммарной площади катода.

Частицы пыли, находящиеся в воздухе, удаляются из него при ударе о поверхность жидкости за счет смачивания и осаждения в жидкостной среде (происходит грубая очистка). Частицы мелких фракций (размером менее 100 мкм) вместе с воздушным потоком направляются через боковое отверстие патрубка 10 в полость устройства. При этом воздушный поток, благодаря частичной погруженности бокового отверстия патрубка 10, приводит к изменению формы поверхности жидкости в зоне воздействия и поверхностному срыву здесь капель жидкости. Т.к. этот процесс происходит в щелочной среде, характеризующейся повышенными смачивающими и пенообразующими свойствами, то он переходит в образование поверхностного пенного слоя, в котором задерживается и оседает часть пылевых частиц. Оставшиеся частицы пыли вместе с воздушным потоком попадают в зону действия статического закручивателя 9 перегородки 8, где обеспечивается интенсификация процесса пенообразования. Этому способствует также форма овала Кассини (сужение в месте расположения перегородки) за счет увеличения скорости прохождения пылезоздушного потока, турбулизации его и интенсивность взаимодействия воздуха с жидкостью. Возникающий при этом пенный слой задерживает оставшуюся в воздушном

потоке часть пылинок. Очищенный воздух, огибая патрубок 11, частично освобождается от содержащейся в нем после активного взаимодействия жидкой фазы и через боковое отверстие, а затем патрубок 11 удаляет0 ся из устройства.

По мере накопления шлама в устройстве осуществляется периодическое удаление шлама через сливной патрубок 12. При этом в момент слива щелочная среда соединяет5 ся с кислотой, образуя электронейтральную пульпу, безвредную для окружающей среды. Подпитку жидкости в процессе работы обеспечивает устройство 13 автоматического поддержания уровня жидкости (типа

0 РСУ).

С целью подтверждения существенности отличительных признаков заявляемых способа и устройства на лабораторном стенде проводили испытания устройства

5 ОТПО-9. При этом максимальный размер устройства по продольной оси овала Кассини составляет 1200 мм, а в направлении поперечной оси максимальный размер составляет 750 мм, а минимальный - 350 мм.

0 Общая высота устройства составляла 1000 мм, в том числе высота конусной части - 450 мм. Диаметры входного и выходного воздушных патрубков составляла 200 мм. В процессе испытаний фиксировали: объем

5 жидкости - /ж 0,3 м3; расход воздуха QB 0,25м3/с при его скорости на входе в устройство v 8 м/с; напряжение постоянного тока - v 200 В; определяя фракционную эффективность очистки воздуха от тонко0 дисперсной пыли.

Результаты испытаний сведены в табл, 1 и 2.

Значение рН среды изменяли варьированием величины тока от 2 до 7 А.

5 Из таблицы видно, что эффективность очистки воздуха от пыли тонкодисперсных фракций (менее 100 мкм) при реализации заявляемых способа и устройства ОТПО-9 достигает 85,7%, что на 7,5% больше, чем у

0 прототипа, имеющего аналогичную эффективность 78,2%. Из табл, 1 видно, что при рН среды свыше 8,0 эффективность пылео- чистки стабилизируется, однако, достижение пН 9,0 связано со значительными

5 энергозатратами. Поэтому, оптимальным диапазоном изменения рН можно считать 8-9. Кроме того, использование заявляемых способа и устройства обеспечивает экологическую чистоту процесса по сравнению с использованием химических щелочных растворбв, вредных для здоровья людей и окружающей среды.

Формула изобретения

1. Способ очистки воздуха от пыли, включающий заполнение емкости жидкостью и подачу потока запыленного воздуха, путем соударения его с поверхностью жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки воздуха от тонкодисперсной пыли, жидкость перед и в процессе подачи запыленного воздуха электрически активируют с образованием зоны повышенной концентрации ОН с рН 8,0, причем подачу воздуха осуществляют в эту зону.

2. Устройство для очистки воздуха от пыли, содержащее корпус с крышкой, входной и выходной воздушные патрубки, перегородку, размещенную по продольной оси корпуса с образованием двух камер, и сливной патрубок, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки

воздуха от тонкодисперсной пыли, оно снабжено источником постоянного тока, боковые стенки корпуса выполнены из электропроводного материала криволинейными,

при этом проекция кривой на горизонтальную плоскость повторяет форму овала Кассини, перегородка выполнена водопроницаемой из диэлектрического материала, одна из камер соединена с положительным

полюсом источника постоянного тока и снабжена закрепленными равномерно на ее крышке электродами, свободные концы которых погружены в жидкость, а другая камера соединена с отрицательным полюсом, снабжена поперечной перегородкой, нижняя часть которой выполнена с отогнутыми надрезами, на противоположной от перегородки поверхности каждого из воздушных патрубков выполнены отверстия,

при этом патрубки закреплены на части крышки над этой камерой, а нижняя часть их и отверстий погружена в жидкость.

Таблица 1

Зависимость фракционной эффективности пылеочистки (%) от показателя рН среды и формы боковой стенки устройства в плане

Таблица 2

Зависимость фракционной эффективности пылеочистки (%) от показателя суммарных площадей анода и катода, и наличия статистического закручивания

где h - высота перекрытия отверстия воздушного патрубка уровнэм жидкости. Н - высота бокового отверстия воздушного патрубка.

очищемыи

&03AY.X

Продолжение табл. 2

3AP..f, ЬОЬАЧХ

ur.5