Разнотемпературная конденсационная камера
Владельцы патента RU 2478417:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения содержит нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей. Верхнее и нижнее днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок с образованием замкнутой полости. В стенках выполнены разъемы для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов рабочего тела и средств измерений. Боковые стенки тракта выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта, при этом тракт образован верхним, нижним днищами и боковыми стенками тракта, входная стенка тракта выполнена подвижной, холодная стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, горячая стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, горячая стенка выполнена в виде пластины с размещенным на ее поверхности электронагревательным элементом. Изобретение позволяет обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке, при меньших затратах энергии. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка, содержащая увлажнитель всасываемого воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой, при этом тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20, одна из его продольных стенок выполнена с возможностью радиального перемещения, а выходная часть газового тракта разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем, работающим по принципу трубы Вентури (Патент РФ №2323033, МПК B01D 47/05 - прототип).
Основным недостатком известной конденсационной камеры является то, что конструкция холодной и горячей стенок не позволяет изменять геометрию тракта в зависимости от условий работы камеры, что приводит к значительным потерям энергии.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание установки для очистки воздуха, применение которой позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенной разнотемпературной конденсационной камере с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащей нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей, согласно изобретению, верхнее и нижнее днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок с образованием замкнутой полости, в стенках которой выполнены разъемы для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов рабочего тела и средств измерений, боковые стенки тракта выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта, при этом тракт образован верхним, нижним днищами и боковыми стенками тракта.
Для улучшения условий конденсации и упрощения конструкции холодная и горячая стенки выполнены в виде полых тел со штуцерами подвода и отвода рабочего тела, причем горячая стенка может быть выполнена в виде пластины с размещенным на ее поверхности электронагревательным элементом.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана разнотемпературная конденсационная камера в аксонометрии с трактом, сужающимся во входной части, на фиг.2 - разнотемпературная конденсационная камера в аксонометрии с трактом, расширяющимся во входной части.
Разнотемпературная конденсационная камера 1 содержит нижнее днище 2, верхнее днище 3, холодную 4 и горячую 5 боковые стенки тракта. Верхнее 3 и нижнее 2 днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок 6 с образованием замкнутой полости 7, в стенках которой выполнены разъемы 8 для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов 9 рабочего тела и средств измерений. Боковые стенки 4 и 5 тракта выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей 10 и 11 соответственно, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта 12, при этом тракт 12 образован верхним 3, нижним 2 днищами и боковыми стенками тракта 4 и 5.
Предложенная разнотемпературная конденсационная камера работает следующим образом.
Очищаемый воздух поступает в компрессор, где происходит его сжатие до заданных параметров.
Из компрессора сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха и далее в подогреватель, где ему придается требуемая влажность и температура.
Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором, прошедший через увлажнитель сжатого воздуха и подогреватель, подается в разнотемпературную камеру, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель.
Разнотемпературная организация процесса конденсации в канале способствует смещению зоны конденсации от холодной стенки в ядро потока и одновременно позволяет расширить ее по поперечному сечению тракта. При таком температурном режиме основная масса конденсата выделяется не на холодной стенке в виде пленки, а в ядре потока, потому что там создаются первые условия конденсации. Это приводит к более эффективной работе камеры.
Проходя через образованную зону конденсации в разнотемпературном канале, содержащиеся в очищаемом потоке воздуха аэрозольные частицы представляют собой готовые центры конденсации, что отражается на эффективности всей установки. В этой зоне газообразные и жидкостные примеси, присутствующие в воздушном потоке, конденсируются и оседают на поверхности присутствующих центров, тем самым утяжеляя их до размера капель, которые затем осаждаются на дно канала.
За счет того что части стенок разнотемпературной камеры выполнены с возможностью радиального перемещения, обеспечиваются требуемые условия прохождения очищаемого потока через газовый тракт разнотемпературной камеры путем изменения площади проходного сечения тракта и получения требуемой его конфигурации.
За счет того что верхнее 2 и нижнее 1 днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок 6 с образованием замкнутой полости, в тракте и в указанной замкнутой полости создается повышенное давление, что приводит к улучшению условий отделения конденсата.
За счет выполнения начальной части стенок более горячей, чем остальные части, происходит значительное уменьшение на входе метастабильного пересыщения, и соответственно увеличивается зона устойчивого пересыщения, однородного по сечению как вдоль, так и поперек потока.
Одна часть конденсата улавливается в камере, а другая, оставшаяся, в расположенном за ней водоотделителе. Комплект, состоящий из увлажнителей и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.
Проведенные авторами и заявителем испытания полноразмерной установки для очистки воздуха подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.
Использование предложенного технического решения позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке, при меньших затратах энергии.
1. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащая нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей, отличающаяся тем, что верхнее и нижнее днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок с образованием замкнутой полости, в стенках которой выполнены разъемы для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов рабочего тела и средств измерений, боковые стенки тракта выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта, при этом тракт образован верхним, нижним днищами и боковыми стенками тракта.
2. Разнотемпературная конденсационная камера по п.1, отличающаяся тем, что входная стенка тракта выполнена подвижной.
3. Разнотемпературная конденсационная камера по п.1, отличающаяся тем, что холодная стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела.
4. Разнотемпературная конденсационная камера по п.1, отличающаяся тем, что горячая стенка выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела.
5. Разнотемпературная конденсационная камера по п.1, отличающаяся тем, что горячая стенка выполнена в виде пластины с размещенным на ее поверхности электронагревательным элементом.
