Дымовая труба Советский патент 1982 года по МПК F23J11/00 

(54) ДЫМОВАЯ ТРУБА

1

Изобретение относится к дымовым трубам, предназначенным для выброса газов в верхние слои атмосферы, и может использовано во всех отраслях народного хозяйства для наименьшего рассеивания отбросов в районе их выброса.

Известно устройство для удаления дымовых газов, включающее дымоход с конусообразным оголовком, смон-тированным. на дымоходе с возможностью вращения и имеющим на внутренней поверхности спиральную канавку, между витками которой установлены лопасти 1.

Недостатком этого устройства для удаления дымовых газов является небольщая высота подъема газов над устьем конусного оголовка вследствие того, что дымовые газывыбрасываются в атмосферу вращающимися в горизонтальной плоскости, а не в виде тороидального вихря.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является дымовая труба промышленных зданий и сооружений, включающая дымоход, ствол и смонтированный в верхней части ускоритель выброса газов, состоящий из камеры и установленного внутри цилиндра. Цилиндр, имеющий плоскую крыщку, снабжен входным и выходным отверстиями, а в нижней части гибкой диафрагмой, соединенной с генератором возвратно-поступательных движений. Гибкая диафрагма при включении генератора возвратно-поступательных движений возбуждает в цилиндре продольную волну давления, способствующую выбрасыванию газов в атмосферу 2.

Недостатком известной дымовой трубы является небольщая высота подъема газов над выходным отверстием цилиндра из-за, относительно высокого гидравлического сопротивления вследствие дополнительного перетока газов из камеры в полость цилиндра перед выбросом в атмосферу и Неблагоприятных аэродинамических условий выхода газов в атмосферу из-за возникновения в цилиндре отраженной от крыщки волны давления, снижающей эффективность работы генератора продольных колебаний газа.

Целью изобретения является повышение высоты выброса газов в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что в дымовой трубе, содержащей дымоход, ствол, ускоритель выброса газов, выполненный из оголовка переменного сечения и установленного в его нижней части генератора продольных волн давления, высота оголовкд выполнена кратной половине длины продольной волны, возбуждаемой генератором. В частном случае функцию оголовка может выполнять ствол самой трубы, если он удовлетворяет указанному условию, т.е. имеет переменное сечение, уменьшающееся от основания к устью, и высота ствола от установленного в нем генератора продольной волны до устья кратна половине длины возбуждаемой волны давления.

На чертеже изображена дымовая труба, разрез.

Дымовая труба включает подводящий дымоход 1, ствол 2 и ускоритель 3 выброса газов.

Ускоритель 3 выброса газов состоит из оголрвка 4 переменного сечения, например конического, диффузора 5, диафрагмы 6 и привода 7. Дифф|узор 5снабжен пылеотводным желобом 8. Диафрагма 6 и привод 7 образуют генератор продольной волны. Генератор продольной волны установлен в основании оголовка 4, высота которого равна h-, h 1,2,3..., где Я- длина продольной волны, излучаемой генератором, диаметр основания оголовка 4 меньще Л/2, а диаметр устья оголовка 4 меньше диаметра диафрагмы 6.

Дымовая труба работает следующим образом.

При включении привода 7 диафрагма 6 колеблется и, воздействуя на газ, создает продольные волны давления, направляемые диффузором 5 по оси рголо ка. В полости оголовка образуются вынужденные стоячие волны. Благодаря уменьшению сечения оголовка амплитуда колебательного смещения частиц газа возрастает от основания до устья оголовка и в сечении устья достигает максимальной величины.

Дымовые газы по дымоходу 1 поступают в ствол 2, далее, пройдя по кольцевой щели между стенкой ствола 2 и кромкой диффузора 5, попадают в полость конусного оголовка 4, где наведены стоячие волны. Газы подвергаются воздействию давления волн, которые ускоряют их движение снизу вверх. На выходе из устья оголовка 4 образовываются тороидальные вихри газов, которые поднимаются на большую высоту и там рассеиваются.

Известно, что в газах, заполняющих узкую по сравнению с длиной волны трубу, могут быть возбуждены стоячие волны. Пучности давления этих волн расположены на расстоянии полуволны друг от друга вдоль оси трубы, а узлы давления делят эти расстояния пополам. Пучности колебательной скорости совпадают с узлами давления, узлы колебательной скорости совпадают с пучностями давлений. Для существования стоячей волны необходимо, чтобы на длине трубы укладывалось целое число полуволн давления.

Если труба с одного конца открыта, то излучением наружу создается нагрузка, и стоячие волны затухают. Потери колебательной энергии при этом компенсируются работой генератора колебаний, установленного на другом конце трубы. Такие стоячие волны называются вынужденными и отличаются тем, что колебательная скорость и

0 давление в узлах не равны нулю, благодаря чему вынужденная стоячая волна передает энергию от генератора колебаний к открытому концу трубы. Для вынужденной стоячей волны характерно, что на обеих концах трубы располагаются узлы давления и пучности колебательной скорости частиц газа.

Таким образом, при выполнении оголовка трубы высотой h-|-, , 2, 3... ( А - длина волны, возбуждаемой генератором)

0 обеспечиваются оптимальные условия передачи энергии колебаний мембраны генератора частицам газа, выходящим из устья оголовка.

Для увеличения амплитуды колебательной скорости газа в устье оголовка при ограниченном перемещении мембраны генератора колебаний ствол оголовка выполнен переменного сечения, уменьшающегося от основания к устью, из-за того, что линейный размер устья меньше линейного размера мембраны генератора волны. При этом,.в соответствии с законом сохранения количества движения, амплитуда колебательной скорости частиц газа в пучностях стоячей волны возрастает от основания к устью оголовка вследствие уменьшения его поперечного

5 сечения. Увеличение амплитуды колебательной скорости в устье оголовка тем больще, чем больше отнощение эквивалентных диаметров мембраны генератора и устья оголовка.

Наличие в стволе оголовка осевого потока эвакуируемых газов не нарушает описанной картины образования стоячих волн. Результирующая скорость j-aaa V складывается из осевой скорости Vo и колебательной скорости VK

V Vo+V,

Так как VN знакопеременная величина, то, благодаря созданию в стволе оголовка стоячих волн, вдоль оси существуют зоны, соответствующие пучностям колебательной скорости, в которых результирующая скорость частиц газа существенно снижается, что способствует коагуляции частиц пыли и выпадению крупных частиц из восходящего потока газов.

Для получения тороидальных вихрей на

5 выходе осевая скорость газа VQ в устье оголовка численно равна амплитуде колебательной скорости VK в устье. При этом результирующая скорость эвакуируемых газов на выходе пуль(;ирует с частотой коле