Аэрозольный концентратор непрерывного действия Советский патент 1980 года по МПК G01N15/00 B01D45/06 

I

Изобретение относится к устройствам для концентрирования аэрозольных частиц.

Известен аэрозольный концентратор по основному авт. св. № 593717, содержащий корпус с входным и двумя выходными патрубками, причем входной патрубок выполнен в виде сопла Лаваля, а выходной патрубок снабжен- обратным соплом Лаваля. Между этими соплами выполнен регулируемый кольцевой зазор.

Недостатком известного концентратора является малое время релаксации, что дает неполное использование кинетической энергии, приобретенной частицами в сверхзвуковом сопле Лаваля для концентрирования их около оси в потоке воздуха, идущего в обратное сопло Лаваля выходного патрубка, в результате чего очень мелкие частицы не успевают попасть в этот поток и осаждаются под силой инерции на сверхзвуковой части сопла Лаваля выходного патрубка в момент разделения потока на два направления: в сторону выходного патрубка и в сторону выпускной трубки.

Целью изобретения является повышение эффективности концентрирования аэрозольных частиц.

Цель достигается тем, что предлагаемый концентратор дополнительно снабжен не менее, чем одним промежуточным соплом Лаваля, причем критическое сечение каждого промежуточного сопла Лаваля больше критического сечения сопла Лаваля входного патрубка или равно ему.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором выполнена камера 2. В крышку 3 корпуса 1 ввернут на резьбе входной патрубок 4, заканчивающийся соплом Лаваля 5. В корпус 1 на резьбе ввернут выходной патрубок 6, вход в который представляет собой сверхзвуковой диффузор, выполненный в виде сопла Лаваля 7. В корпус 1 вверена выпускная трубка 8. На выходном патрубке 6 при помощи болта 9, гайки 10 и регулирующих зазор втулок 11 установлены соосно промежуточные сопла Лаваля 12 и 12, у которых критические сечения 13 и 13 равны критическому сечению 14 сопла Лаваля 5 или больше его. Критическое сечение 15 сопла Лаваля 7 значительно меньще критических сечений 13, 13и 14. Между соплами Лаваля 5 и 12 имеется регулируемый кольцевой зазор 16; между соплами Лаваля 12 и 12 имеется регулируемый кольцевой зазор 17; между соплами Лаваля 12 и 7 имеется также регулируемый кольцевой зазор18.

Устройство работает следующим образом.

К выпускной трубке 8 подсоединен вакуумный насос. К выходному патрубку 6 подсоединен осадительный прибор с вакуумным насосом, который создает более высокий вакуум, чем первый. За счет перепада давления запыленный воздух поступает в входной патрубок 4, а затем в сопле Лаваля 5 разгоняется до сверхзвуковой скорости. Так как критическое сечение 13 равно критическому сечению 14 или больше него, то наличие кольцевого зазора 16, гарантирует обеспечение на нижнем срезе сопла Лаваля 5 необходимый перепад давления для создания сверхзвуковой скорости.

В свою очередь, кольцевой зазор 18 и критическое сечение 15 по площади в сумме значительно превышают критическое сечение 14, что при наличии кольцевого зазора 17 обеспечивает на всех нижних срезах сопел Лаваля 12 и 12 то же самое разрежение, какое имеет место на срезе сопла Лаваля 5 или, иначе говоря, то же самое разрежение, какое обеспечено вакуумным насосом в камере 2. Таким образом в каждом сопле Лаваля 12 и 12 перед критическими сечениями 13 и 13 для всего сверх звукового потока обеспечено плавное торможение до скорости звука (если брать идеальный случай профилирования сопла Лаваля 12 и 12) или до дозвуковой скорости (если имеет место прямой скачек уплотнения у самого критического сечения в силу нерасчетности профиля сопел Лаваля 12 и 12). При этом статическое давление перед критическими сечениями 13 и 13за счет торможения потока повышается и этим самым обеспечен перепад давления для воспроизводства повторного разгона потока до сверхзвуковой скорости в соплах Лаваля 12 и 12. Число промежуточных сопел Лаваля 12 зависит от изменения энтропии, которая, в свою

очередь, зависит от чистоты обработки и правильности профилирования сопел Лаваля 12. На выходе из последнего по ходу воздуха сопла Лаваля 12 воздух разделяется на два потока. Первый поток, содержащий основную часть воздуха, через кольцевой зазор 18 поступает в камеру 2. Второй, идущий в центре, поступает в сопло Лаваля 7.

Частицы аэрозоля в соплах Лаваля стремятся удалиться от стенок и сконцентрироваться вблизи оси. При плавном торможеНИИ сверхзвукового потока на стенках сопел Лаваля 12 возникают скачки уплотнения, спускающиеся конусом к оси в сторону критического сечения 13. Аналогично обтеканию сверхзвуковым потоком криволинейной поверхности при этом торможении потока частицы также стремяться сконцентрироваться вблизи оси. После критического сечения 13, где поток воздуха опять разгоняется до сверхзвуковой скорости, частицы также продолжают концентрироваться

около оси.

Данное изобретение позволит увеличить время релаксации за счет многократного сверхзвукового разгона и плавного торможения потока воздуха, при которых усиливается эффект концентрирования частиц около оси. Это позволит, не увеличивая расхода воздуха, идущего в выходной патрубок 6, обеспечить подачу более мелких частиц аэрозоля в осадительный прибор. Это обеспечит также более высокую эффективность очистки воздуха от частиц аэрозоля.

Формула изобретения

Аэрозольный концентратор непрерывного действия по авт. св. № 593717, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности концентрирования аэрозольных частиц, концентратор дополнительно снабжен не менее одним промежуточным соплом Лаваля, причем критическое сечение каждого последующего сопла Лаваля больше критического сечения каждого предыдущего сопла Лаваля или равно ему.