Аэродинамический циклон Советский патент 1993 года по МПК B04C5/103 

Изобретение относится к области механической очистки газов и может быть использовано в химической, горнодобывающей, металлугической и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа от твердых частиц за счет структуирования газодинамических потоков в рабочем объеме циклона.

На фиг.1 изображен аэродинамический циклон, продольный разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1, соответствующий по п.1, формулы; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1, соответствующий по п.З формулы; на фиг. 6 - разрезы Б-Б на фиг. соответствующие п. 3 формулы; на фиг,7 - разрез А-А на фиг.1, аналогично фиг.6. Для более ясного пояснения сущности изобретения на разрезах представлены невидимые линии вихревой камеры и обечайки циклона.

Аэродинамический циклон включает корпус 1, который в верхней части имеет патрубок 2 для выхода очищенного газа, а в нижней части соединен с конусным днищем 3, имеющим центральное отверстие 4 для непрерывного удаления уловленных твердых частиц в пылесборник 5 с затвором 6, вихревую камеру 7, расположенную в его центральной части и выполненную в виде усеченного конуса, в которой со стороны меньшего основания установлена кольцевая перегородка 8 с центральным отверстием 9, а со стороны большего основания - отражатель 10 цилиндрической формы с глухим днищем 11 в верхней части, тангенциальный патрубок 12 ввода запыленного газового потока, обечайка 13, соединенная кольцевой перегородкой 8, в которой выполнены проходные каналы 14, соединяющие выходной патрубок 2 с пространством между вихревой камерой 7 и обечайкой 13, а также каналы 15, соединяющие вихревую камеру 7 с пространством между обечайкой 13 и корпусом 1 циклона. Объем, ограниченный корпусом 1 циклона и наружной поверхностью обечайки 13, представляет собой пылеосадительную камеру 16. Объем, ограниченный внутренней поверхностью обечайки 13 и наружной поверхностью корпуса вихревой камеры 7. представляет собой выводной канал 17 для очищенного газа; выводной канал 17 соединен с проходными каналами 14, через которые очищенный газ попадает в выводной патрубок 2. Лопасти 18 в нижней части пылеосадительной камеры 16 закручивают нисходящий запыленный газовый поток, одновременно лопасти 18 служат для концентричного закрепления обечайки 13 с корпусом циклона 1.

Разрез А-А представляет собой верхнюю часть кольцевой перегородки 8, соединенной с выходным патрубком 2; разрез В-В - нижнюю часть перегородки 8, соединенную с вихревой камерой 7 и обечайкой 13; разрез Б-Б - внутреннюю часть кольцевой перегородки 8, состоящую из центрального отверстия 9, проходных каналов 14 и 15.

Для доказательства достижения цели изобретения были проведены сравнительные испытания заявляемого циклона с прототипом. Испытания проводили на аппаратах с диаметром D 200 мм при скорости газового потока 4,5 м/с, рассчитанной на полное поперечное сечение циклона.

в качестве дисперсной фазы использовали пыль литейного производства со следующими характеристиками: медианный диаметр частиц dso 45 мкм; дисперсия г 1,31; плотность вещества пыли р 2350

кг/м . Концентрация дисперсной фазы в воздушном потоке во всех опытах составляла 5 г/м3. Конструктивные соотношения в циклоне-прототипе выбирались в соответствии с (2) (характерный диаметр циклона D

200 мм). Конструктивные параметры заявляемого циклона: высота цилиндрической части 200 мм, диаметр центрального выходного отверстия в кольцевой перегородке 60 мм, верхний и нижний диаметры вихревой

камеры соответственно 70 и 120 мм, диаметр обечайки 170 мм, диаметр проходных каналов 30 мм, количество этих каналов 6 штук, диаметр отражателя 10-100 мм.

Результаты испытания приведены в таблице

Экспериментально для доказательства п.1 и п.З формулы принимали тот же расход через аппарат Q 509 м3/ч и измеряли гидравлическое сопротивление ДР(мм вод.ст.)

циклона и вынос дисперсной фазы Ј(%). При рассмотрении п.2 формулы принимали то же сопротивление аппарата А Р 186 мм вод.ст. и измеряли расход через аппарат и проскок пыли Ј. В качестве проницаемого.

материала использовали фильтровальное сукно Nfe 2 арт 20 ГОСТ 6986-69, которое надевали на каркас. В таблице приведены данные стационарного режима, т.е. когда не происходит уже изменения параметров во

времени, а саморегенерация происходит за счет аэродинамических сил запыленного потока газа в вихревой камере.

Экспериментально установлено, что для достижения максимальной эффективности работы циклона вихревая камера 7 должна быть заглублена относительно уровня нижнего торца обечайки 13 и отражатели 10 на три величины кольцевых зазора между отражателем 10 и вихревой камерой 7. При меньшем заглублении происходит унос дисперсной фазы из кольцевого зазора в выводной канал 17 (до 3% общей эффективности в зависимости от физических свойств пыли). При увеличении заглуб- ления заметно увеличивается гидравлическое сопротивление всего циклона (до 8% общего сопротивления) без уве- личения эффективности очистки газа. Таблица экспериментальных данных приве- дена для циклона, где кольцевой зазор составлял 10 мм, заглубление вихревой камеры-30 мм.

Циклон работает следующим образом.

Запыленный газовый поток через тан- генциальный патрубок 12 поступает в вихревую камеру 7, где под действием центробежной силы струя газа прижимается к внутренней поверхности камеры и движется вдоль нее по спирали. Вследствие вращательного движения потока в камере создается картина, характерная для физического вихря, т.е. значительное разрежение в центре. камеры и резкий градиент давления в ее поперечном сечении. Одно- .временно поток газа движится от периферии к центру по спирали Архимеда. Частицы пыли, попадая в центральную зону, вращающуюся как жесткий ротор, мгновенно выбрасываются в периферийную область, в которой под действием центробежных сил этот процесс усиливается и развивается, в результате чего они полностью отбрасываются и прижимаются к стенке вихревой ка- меры (расширяющейся книзу), под действием силы тяжести частицы пыли, постоянно сползают вместе с пристеночным слоем газа вниз и через кольцевой зазор (5-10 мм), образованный в нижней части камеры внутренней поверхностью ее и внешней поверхностью цилиндрической части отражателя 10, попадают на конусное днище 3. Отражатель 10 коническим днищем 11 стабилизирует вихрь и служит для направления пыли в кольцевой зазор.

Одновременно с описанным процессом сепарации частиц пыли происходит фильтрация газа через пористую перегородку вихревой камеры 7 (п.2 формулы), и часть газа, фильтруясь через перегородку 8, попа- дает в выводной канал 17. Регенерация фильтрующей перегородки осуществляется аэродинамическими силами потока газа и силами, возникающими между частицами, движущимися по спирали в пристеночной

зоне вихревой камеры, и частицами, засоряющими фильтрующую перегородку 8. Постепенно возникает режим самогенерации, когда дальнейшее засорение перегородки не происходит, и перепад давления на филь- трующей перегородке остается постоянным (при постоянном расходе запыленного газа через аппарат).

Поскольку отвод очищаемого газа осуществляется через верхнюю часть вихревой камеры, т.е. через центральное отверстие 9 кольцевой перегородки 8, то часть более мелкой фракции пыли прижимается центробежными силами к внутренней поверхности камеры и увлекается потоком газа вверх. Через зазор между отверстием 9 и вихревой камерой 7 в ее верхнем сечении эта часть запыленного газа поступает в проходные каналы 1, а через них в пылеосадительную камеру 16, в нижней части которой поток запыленного газа закручивается с помощью лопастей 18, отделяя дисперсную фазу. Затем чистый газ по выводному каналу 17 и проходным каналам 14 поступает в выходной патрубок 2. К этому потоку чистого газа присоединяется газ, профильтровавшийся через проницаемую перегородку 7 вихревой камеры, и сообщает ему тем самым дополнительный импульс.

Таким образом, заявляемый циклон позволяет повысить эффективность очистки газа от пыли, увеличить производительность циклона, снизить гидравлическое сопротивление.

Формула изобретения

1. Аэродинамический циклон, содержащий корпус с размещенными в его нижней части пылесборником и в верхней части - патрубком отвода очищенного газа, установленную в корпусе концентрично вихревую камеру в форме усеченного конуса с тангенциальным патрубком ввода очищаемого газа, установленный в нижней части вихревой камеры конический отражатель, образующий с ее стенками кольцевой канал для отвода пыли, укрепленную на верхнем торце вихревой камеры кольцевую перегородку с центральным отверстием для вывода очищенного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа, между корпусом вихревой ка- меры и корпусом циклона концентрично установлена обечайка, соединенная с кольцевой перегородкой, в которой выполнены проходные каналы, соединяющие выходной патрубок с пространством между вихревой камерой и обечайкой, а также каналы, соединяющие вихревую камеру с пространством между обечайкой и корпусом циклона.

2. Циклон по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности циклона, корпус усеченного конуса вихревой камеры выполнен из проницаемого фильтрующего материала.

3. Циклон по п.1,отличающийся тем, что, с целью снижения гидравлического

сопротивления, проходные каналы кольцевой перегородки ограничены плоскими и криволинейными стенками, причем плоские стенки установлены вдоль касательных к окружности верхнего торца вихревой камеры, а криволинейные стенки установлены вдоль дуг окружностей верхних торцов обечайки и вихревой камеры.

Использование: в химической, нефтехимической, текстильной, пищевой, строительной и других отраслях промышленности, где требуется сухая очистка газов от взвешенных твердых частиц. Сущность изобретения: между корпусом вихревой камеры 7 и корпусом 1 циклона концентрично установлена обечайка 13, соединенная с кольцевой перегородкой 8, в которой выполнены проходные каналы 14, соединяющие выходной патрубок с пространством между вихревой камерой и обечайкой, а также каналы 15, соединяющие вихревую камеру с пространством между обечайкой и корпусом циклона. 2 з.п.ф-лы, 1 табл., 7 ил. ±А ff-f в-е

4-АЩи г. Z

1813578

5-6

Редактор Т. Иванова

Составитель А. Белоусов

ТехредМ.МоргенталКорректор Н.Гунько