Вихревая камера Советский патент 1982 года по МПК B04C3/00 

(54) ВИХРЕВАЯ КАМЕРА

. Изобретение относится к устройствам для проведения тепло- и массообменных процессов, в частности для подсушки и очистки газовым потоком сыпучего материала, и может быть использовано в сельском хозяйстве, и пищевой, химической и других отраслях прогльипленности.

Известен аппарат для классификации твердых дисперсных материалов в вихревом потоке, состоящий из закручивсшзщего устройства, выполненного в виде тангенциально расположенного сопла, соединенного с сепарационной камерой, образованной газопроницаег.«эй поверхностью. Закрученный пылегазовый поток поступает в сепарационную KciMepy, где мелкие частицы отдуваются к центру за счет тонких незакрученных радиальных струй газа, дополнительно вдуваемого через газопроницаемую поверхность ij.

Вдув незакрученной струи в закрученный газовый поток уменьшает тангенциальную составляющую скорости закрученного потока. Уменьшение тангенциальной составляющей газового потока снижает эффективность сепарации указанного устройства за счет уменьшения величины центробежной си-.

лы. Следовательно, для получения высокой эффективности разделения необходимо увеличивать входную скорость закрученного газопылевого потока, а это повышает энергозатраты.

Пористая поверхность с диаметром пор 10-20 мкм имеет болЫиое сопротивление. Для получения достаточной скорости струй, оттеснянмцих частич10ки к центру в закрученном потоке, давление газа перед пористой поверхностью должно быть значительно выше давления перед закручивающим устрюйством, что также увеличивает энер15гозатраты на процесс сепарации.

Известна вихревая камера, содержащая корпус с боковым входным патрубком, кольцевой цилиндрический закручиванмций аппарат, установленный меж20ду профилированными торцовыми стенками корпуса,в которых выполнены осевые выходные отверстия.

Известная вихревая камера работает следующим образом.

25

Газ из коллектора через закручиванмдий аппарат по касательной входит внутрь камеры. Поток газа, двигаясь по спирали,.взаимодействует с частичками твердой фазы, заставляя их дви30гаться по замкнутым траекториям.Тангенциальная скорость частицы обуславливает возникновение центробежной силы которая отбрасывает частицы от центра к закручивающему аппарату 2/,

Недостатком известной вихревой камеры является большие энергозатраты на удерхсание слоя дисперсного материала. Так, для удержания в такой вихревой камере диаметром О-, 36 м и высотой 0,12 м слоя дисперсного материала весом 1 кг, необходиМО давление газа перед закручивающим аппаратом 3700 Па, при этом энергозатраты составляют 3,93 кВт/ч.

Увеличение производительности такой камеры, работающей с протоком дисперсного материала, связано с увеличением диаметра и высоты камеры.

Увеличение диаметра вихревой камеры приводит к возрастанию энергозатрат на удержание слоя. Так, увел чив только диаметр до .1 метра (т,е, в 3 раза), необходимо увеличить дав ление перед закручивающим аппаратом в 3 раза (соответственно и энергоза траты) , чтобы сохранить ту же величину центробе)кной силы, удерживающей в камере слой дисперсного материала весом 1 кг, В вихревой камере слой дисперсно го материала толще у нижнего торца корпуса и тоньше у верхнего, В камере высотой 0,08-0,1 м разница в толщине слоя по высоте камеры невелика. При увеличении высоты камеры вследствие значительного изменения толщины слоя по высоте камеры изменяется сопротивление слоя дисперс ного материала, что вызывает неравномерный расход газа по высоте закр чивающего аппарата и затрудняет удерживание слоя в камере, Цель изобретения г уменьшение энергозатрат за счет использования для удержания вращающегося слоя частиц осевой составдяюецей вихревого потока, Поставленная цель достигается те что в вихревой камере, содержащей корпус с боковым входным патрубком, кольцевой закручиваюк-ций аппарат, установленный между профилированным торцовыми стенками корпуса, в которых выполнены осевые выходные отвер тия, закручивающий аппарат выполнен в форме усеченного конуса, обращенного расширенной частью вверх.

0,12

0,36

0,325 0,115

На фиг, 1 изображена предлагаемая вихревая камера; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1.

Вихревая камера содержит корпус

1с тангенциальным входным патрубком

2и профилированными торцовыми стенками 3, в которых выполнены выходные отверстия ,4, кольцевой закручивающий аппарат 5, установленный между торцовыми стенками 3 корпуса.

Камера работает следующим образом Газ, пройдя через закручивгшнций аппарат 5, образует в рабочем объеме камеры закрученный газовый поток, который вовлекает во вращательное движение частички дисперсного материала. За счет центробежной силы частички отбрасываются к закручивающему аппарату и образуют слой.

Использование конического закру3,93

0,65

0,0097

3700

0,00969

1550

0,886

0,35 чивающего аппарата позволяет получить газовый поток, имеющий три составляющих скорости: тангенциальную, радиальную и осевую. Осевая составляющая скорости направлена вверх и способствует удержанию слоя дисперсного материала при меньшем значении центробежной силы, т,е, при меньших скоростях газового потока, что уменьшает энергозатраты, В вихревой камере с цилиндрическим закручивающим аппаратом центробежная сила и сила аэродинамического сопротивления, действующие на частичку, находятся на одной прямой. Результирующая этих двух сил лежит на этой же прямой, В камере же с коническим закручивающим аппаратом результирующая этих двух сил направлена вверх, что также способствует уменьшению энергозатрат на удержание слоя в вихревой камере, Меняя конусность закручивающего аппарата можно регулировать толщину дисперсного слоя по высоте камеры, что позволит изменять производительность камеры при неизменном расходе газа через закручивающий аппарат, В таблице приведены результаты сравнительного эксперимента на вихревой камере с коническим и цилиндрическим закручивающим аппаратом, В эксперименте определены минимальные параметры газового потока на входе в вихревую камеру, при которых удерживается слой зерна пшеницы весом 1 кг, .