Аэродинамический циклон

 

Изобретение относится к устройствам для центробежного разделения газопылевых потоков. Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа от твердых частиц фракций 5-20 мкм и снижение гидравлического сопротивления за счет улучшения гидродинамической обстановки в циклоне. Окна 19 вихревой камеры 7 снабжены направляющими профилирующими лопастями 13, закрепленными внутренними концами в нижней части к вихревой камере 7, в верхней части к кольцевой перегородке 8, а внешними концами, образующими с корпусом циклона 1 зазор. Отношения внешнего диаметра кольцевой перегородки внутреннему диаметру вихревой камеры, на который закреплена нижняя часть внутренних концов лопастей, и высоты лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составляют соответственно 1,1 -1,4 и 0,1-0,2. Такая конструкция создает условия для более эффективного выделения твердой фазы из газового потока в зоне дополнительного центробежного поля, создаваемого при выходе через окна 19 с направляющими лопастями 13. 2 ил. 1 табл. (Л to СХ) со сд сд сд N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

jA

14 !

Фиг. !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 915969 (21) 3956112/24-26 (22) 24.09.85 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Северо-Западное отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института

«ВНИПИэнергопром». (72) В. Д. Лукин, М. П. Радионов, А. П. Становский и А. В. Новосельский (53) 621.928.37 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 975099, кл. В 04 С 5/107, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 915969, кл. В 04 С 3/00, 1980. (54) АЭРОДИНАМИЧЕСКИИ ЦИКЛОН (57) Изобретение относится к устройствам для центробежного разделения газопылевых потоков. Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа от твер„.Я0„„1289555 А 2 (51) 4 В 04 С 5 103 дых частиц фракций 5 — 20 мкм и снижение гидравлического сопротивления за счет улучшения гидродинамической обстановки в циклоне. Окна 19 вихревой камеры 7 снабжены направляющими профилирующими лопастями 13, закрепленными внутренними концами в нижней части к вихревой камере 7, в верхней части к кольцевой перегородке 8, а внешними концами, образующими с корпусом циклона 1 зазор. Отношения внешнего диаметра кольцевой перегородки внутреннему диаметру вихревой камеры, на который закреплена нижняя часть внутренних концов лопастей, и высоты лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составляют соответственно 1,1 — 1,4 и

0,1 — 0,2. Такая конструкция создает условия для более эффективного выделения твердой фазы из газового потока в зоне дополнительного центробежного поля, создаваемого при выходе через окна 19 с направляющими лопастями 13. 2 ил. 1 табл.

1289555

45

Изобретение относится к технике обработки материалов в вихревом потоке и может быть использовано в качестве аппарата для очистки газового потока от пыли в различных отраслях народного хозяйства и, в частности, на заводах промышленности строительных материалов.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки газа от твердых частиц мелкодисперсной фракции и снижение гидравлического сопротивления за счет улучшения гидродинамической обстановки в циклоне.

На фиг. 1 изображен аэродинамический циклон, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Аэродинамический циклон включает корпус 1, который в верхней части имеет патрубок 2 для выхода очищенного газового потока, 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, направляющие профилирующие лопасти 13, изогнутые в плане в направлении вращения газового потока, закрепленные нижними внутренними кромками 14 к стенке вихревой камеры, и верхними кромками 15 — к кольцевой перегородке, внешние концы 16 лопастей установлены на расстоянии от стенок корпуса 1.

Вихревая камера закреплена относительно корпуса 1 циклона при помощи неподвижных ребер 17. Объем, ограниченный корпусом 1 циклона и наружной боковой поверхностью вихревой камеры 7, представляет собой пылеосадительную камеру 18.

По всей окружности в самой верхней части вихревой камеры под кольцевой перегородкой 8 выполнены окна 19 для отвода части более мелких твердых частиц через направляющие лопасти 13 в пылеосадительную камеру 18.

Отношение внешнего диаметра кольцевой перегородки к внутреннему диаметру вихревой камеры, на котором закреплена нижняя часть внутренних кромок лопастей, составляет 1,1 — 1,4. При соотношении диаметров меньше 1,1 часть потока, выходя из вихревой камеры через окна с направляю5

25 шими лопастями, не успевает сформироваться в необходимом направлении и выходит сразу вверх из направляющих лопастей, захватывая с собой твердые частицы. При соотношении диаметров в интервале 1,1 — 1,4 происходит формирование движения части газового потока, проходящего из вихревой камеры в окна с направляющими лопастями, в заданном (горизонтальном) направлении, происходит устойчивое отделение твердых частиц в центробежном поле. Однако, при соотношении диаметров свыше 1,4 начинает резко возрастать гидравлическое сопротивление.

Отношение высоты направляющих лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составляет 0,10 — 0,20. При этом, часть газового потока, выходящего в окна с направляющими лопастями, по отношению к основному потоку, выходящему через кольцевую перегородку составляет 10 — 15%.

При соотношении этих размеров менее

0,1 начинает резко возрастать гидравлическое сопротивление, а при соотношении более 0,20 заметно ухудшается эффективность пылеочистки.

В таблице приведены данные, подтверждающие оптимальность геометрических соотношений внешнего диаметра кольцевой перегородки d„ê внутреннему диаметру вихревой камеры ds, на котором закреплена нижняя часть внутренних концов лопастей, и высоты лопастей h к внутреннему диаметру кольцевой перегородки dp. При соответствующих геометрических соотношениях измеряют гидравлическое сопротивление циклонадР и концентрации твердой фазы в газовом потоке на входе и выходе из аппарата, по которым определяют степень пылеулавливания. Испытания проведены на аппарате диаметром 180 мм при скорости газового потока 4,5 м/с, расчитанной на полное поперечное сечение аппарата, и фракционном составе пыли 5 — 20 мкм (60о/ 20 мкм, 20% 15 мкм, 10о 10 мкм.

10% от 10 до 5 мкм).

Концентрация твердой фазы нифелинсиенитовая пыль — материал в строительной промышленности) в воздушном потоке

15 — 20 г/м .

Диаметр центрального отверстия в кольцевой перегородке 60 мм, внутренний диаметр вихревой камеры ds, на котором закреплена нижняя часть внутренних концов лопастей 100 мм, диаметр, на котором лежат внешние концы лопастей, 170 мм.

Указанные размеры при исследовании сохраняют постоянными, а изменяют только высоту лопаток и внешней диаметр кольцевой перегородки в соответствующих опытах, используя метод единственного различия.

1289555

do

Йк

d кое сопротивление ЬР леулавливания, мм вод,ст»

1 0 0 15 94

97,6

102

1,1 0,15

1,2 0,15

1,4 0,15

1,5 0,15

98,8

104

99,0

110

99,2

99,1

124

1,3 0 05 125

1,3 0,1 110

98,1

98,8

106

99,0

1,3 0,15

1,3 0,2

1,3 0,3

98,6

120

97,8

Формула изобретения

Гидравличес Степень пысерия опытов h/d, = 0,15=const

II серия опытов d„ /dq =1,3=const

Аэродинамический циклон работает следующим образом.

Запыленный газовый поток через тангенциальный входной 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.

Одновременно поток газа движется 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 камеры. Далее благодаря конической форме вихревой камеры (расширяющийся книзу) и под действием силы тяжести частицы пыли постоянно сползают вместе с пристенным слоем газа вниз и через кольцевой зазор (5 — 10 мм), образованный в нижней части камеры внутренней поверхностью ее и внешней поверхностью ци15

45 линдрической части отражателя 10, попадают на конусное днище 3. Здесь улавливается примерно 88 — 92Я всей пыли (в зависимости от физических свойств пыли).

Отражатель 10 коническим днищем 11 стабилизирует вихрь и служит для направления пыли в кольцевой зазор.

Поскольку отвод очищенного 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. Попадая в окна 19 с направляющими профилирующими лопастями 13, эта часть потока подвергается дополнительной закрутке, благодаря чему по сравнению с известным устройством увеличивается центробежная сила, формируется горизонтальный закрученный поток газа. В результате чего улучшается эффективность разделения в этой части аппарата. Здесь улавливается более мелкая фракция пыли в интервале 8 — 12О от всей уловленной пыли (в зависимости от свойств твердой фазы).

Наличие в структуре физического вихря области квазитвердого вращения и квазипотенциального движения обуславливает наличие поверхности раздела между ними и, следовательно, некоторая часть твердых частиц наиболее мелких, хотя и незначительная, может находиться на границе этих областей. Сепарация этих твердых частиц из газового потока осуществляется центробежными силами при выходе газа через центральное отверстие 9 кольцевой перегородки 8 (центральное отверстие кольцевой перегородки равно диаметру области квазитвердого вращения, которая составляет примерно 1/3 диаметра вихря). Отделившиеся твердые частицы попадают в пылеосадительную камеру 18 и опускаются через кольцевое пространство, образованное корпусом 1 и нижней частью вихревой камеры, на коническое днище 3, а затем в пылесборник 5. В этой зоне улавливается

0,5 — 1,0О от всей в уловленной пыли. Очищенный газовый поток отводится из циклона через патрубок 2.

Аэродинамический цйклон по авт. св.

Ма 915969, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа от твердых частиц мелкодисперсной фракции и снижения гидравлического сопротивления за счет улучшения гидродинамической обстановки в циклоне, циклон снабжен лопастями, установленными в окнах, при этом нижние внутренние кромки лопастей прикреплены к стенкам камеры, верхние — к кольцевой перегородке, а отношения внеш1289555

Составитель Л. Титов

Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 7843/9 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 него диаметра кольцевой перегородки к внутреннему диаметру сечения камеры, к которому прикреплены нижние кромки лопастей, и высоты лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составляют соответственно 1,1 — 1,4 и 0,1 — 0,2.