Способ очистки жидкости или газа и фильтр

 

Изобретение относится к фильтровальной технике, а именно к фильтрации жидкостей и газов при стендовых испытаниях, и предназначено для обеспечения чистоты рабочих сред, заправляемых в гидравлические и топливные системы летательных аппаратов при их отработке. Предварительно в фильтруемом потоке возбуждают колебания среды, образующие плоскую стоячую волну на частоте низшей моды поперечных колебаний. Во входном патрубке фильтра установлена пластина, передняя кромка которой жестко закреплена, а задняя кромка расположена на расстоянии L=(0,35-0,45)d, где d - диаметр входного патрубка, от выходного сечения входного патрубка и размеры пластины определяются соотношением, приведенными в тексте описания. Фильтроэлемент расположен на расстоянии L=(1,4-1,7)d от выходного сечения патрубка. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к фильтровальной технике, а именно к фильтрации жидкостей и газов при стендовых испытаниях, и предназначено для обеспечения чистоты рабочих сред, заправляемых в гидравлические и топливные системы летательных аппаратов (ЛА) при их отработке.

Цель изобретения увеличение технического ресурса фильтров и повышение надежности процесса фильтрования.

На фиг. 1 представлен фильтр, реализующий предлагаемый способ; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Фильтр состоит из входного патрубка 1 диаметром d, в котором установлена пластина 2, передняя кромка которой жестко закреплена, а задняя расположена на расстоянии (0,35-0,45)d от его выходного сечения, при этом размеры пластины определены соотношениями 58 ≅ t≅ 184 где t, b, H толщина, длина, ширина пластины; γ вязкость рабочей среды; с скорость звука рабочей среды.

В корпусе 3 на расстоянии L=(1,4-1,7)d от выходного сечения патрубка 1 расположен ФЭ4, при этом отношение диаметров патрубка 1 и корпуса 3(D) d/D= (0,48-1).

Способ очистки жидкости или газа осуществляются следующим образом.

Фильтруемая среда поступает во входной патрубок 1 фильтра, обтекает пластину 2, генерируя за ней вихревой звук (звуковую волну). Под воздействием колебаний среды во входном патрубке образуются поперечные стоячие волны. В пучности стоячей волны (минимальное акустическое давление) происходит группировка частиц примеси, находящихся в фильтруемой среде. Воздействие акустического давления существенным образом сказывается на частицах, размер которых 5 мкм. Поэтому частицы мелкой фракции, находящиеся в фильтруемом потоке, локализуются в пучностях стоячей волны и коагулируют между собой, так как частицы указанных размеров являются хорошо слипающимися независимо от собственных физико-химических свойств.

Следовательно, под воздействием плоской стоячей волны фракционный состав примесей в потоке изменяется в сторону уменьшения частиц мелкой фракции и происходит концентрация примесей в пучностях стоячей волны. Далее фильтруемый поток поступает в корпус фильтра 3 и происходит через фильтроэлемет 4. Снижение концентрации частиц мелкой фракции приводит к тому, что процесс фильтрования носит преимущественно поверхностный характер и не происходит засорение внутренней паровой структуры, т.е. увеличивается технический ресурс фильтра. Кроме того, снижение концентрации частиц мелкой фракции повышает надежность процесса фильтрования и его качество, так как уменьшается содержание примесей в очищаемом потоке. Поверхностный механизм фильтрования обеспечивает образование слоя крупных частиц на внешней поверхности ФМ, а следовательно, является дополнительной фильтровальной прослойкой, позволяющей повысить тонкость очистки. При высокой эффективности коагуляции укрупнение фракционного состава примесей позволяет получать заданную степень очистки, применяя более крупнопористые ФМ, что в свою очередь позволяет существенно снизить гидравлическое сопротивление фильтров. Эффективная реализация перечисленных процессов определяется конструктивными параметрами фильтра.

Наиболее интенсивная стоячая волна это волна, образующая на частоте низшей моды поперечных колебаний. Поэтому геометрические размеры пластины выбраны из условия генерирования вихревого звука на частотах, соответствующих частоте низшей моды поперечных колебаний.

Используя известные экспериментальные данные по генерированию звуковых волн при обтекании пластин потоком жидкости и газа, а именно число Струхаля ρt=0,18-0,2 для пластин с соотношением b(t=(8-10) и условия, необходимые для генерирования вихревого звука, определяют соотношение между b, t и Н. Соотношения диаметров входного патрубка и корпуса выбраны из условия акустически открытого конца, позволяющего свободно распространяться звуковым волнам в корпус фильтра. Расстояние L от выходного сечения патрубка до ФЭ должно быть порядка длины образованной стоячей волны, а расстояние l от задней кромки пластины до выходного сечения патрубка 1 порядка 1/4 длины волны (с учетом диапазона коэффициента затухания 0,8-0,95), так как при увеличении расстояния акустический эффект интенсивно затухает, а уменьшение расстояния соответственно уменьшает время акустического воздействия на частицы примеси и, следовательно, снижается количество локализованных в пучности волны частиц.

Таким образом, реализация способа и выполнение конструкции фильтра, удовлетворяющей вышеперечисленным соотношениям, позволяет, во-первых, повысить технический ресурс фильтров за счет реализации поверхностного механизма фильтрования, обусловленной изменением фракционного состава примеси под воздействием плоской стоячей воды, во-вторых, повысить надежность процесса фильтрования за счет уменьшения количества частиц малых размерных фракций и образования фильтрующей прослойки из частиц крупных фракций на поверхности ФМ. В-третьих, изменение фракционного состава примеси позволяет для получения заданной степени очистки фильтруемой среды использовать более крупнопористый ФМ, что существенно снижает сопротивление фильтров и, следовательно, увеличивает его пропускную способность.

Формула изобретения

1. Способ очистки жидкости или газа, заключающийся в пропускании потока среды через фильтровый материал, отличающийся тем, что предварительно в фильтруемом потоке возбуждают колебания среды, образующие плоскую стоячую волну на частоте низшей моды поперечных колебаний.

2. Фильтр, состоящий из цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками и плоского фильтроэлемента, отличающийся тем, что в входном патрубке установлена пластина, передняя кромка которой жестко закреплена, а задняя кромка расположена на расстоянии l (0,35 0,45)d от выходного сечения входного патрубка и размеры пластины определяются соотношениями b/t 8 10; H (0,5 0,8)d; где d диаметр входного патрубка, t толщина пластины;
b длина пластины;
H ширина пластины;
γ вязкость среды;
c скорость звука в среде,
при этом d/D 0,48 1, где D диаметр корпуса, а фильтроэлемент расположен на расстоянии L (1,4 1,7)d от выходного сечения патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2