Аппарат для улавливания аэрозольных частиц

(19) 111 39530 Р: 451 8 ОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЯЬСТВУ АВТО(71) Научно-производственное гидролизное объединение (НПО Гидролизпром) и Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (53) 621.927,98 (088.8)(54) (57) 1. АППАРАТ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, включающий корпус с газоподводящим каналом, охлаждающее устройство, установленное с наружной стороны канала, и нагревательное устройство, размещенное с внутренней стороны канала, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности улавливания, аэрозольных частиц, канал выполнен в виде витка спирали, а входной участок, канала - в виде диффузора, камеры смешения и конфузора и снабжен соплом для подачи пара, размещенным в конфузоре.2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен теплоизоляцией, располо женной между охлаждающим и нагревательным устройствами.ла 2. Изобретение относится к проблеме защиты окружающей среды и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической и других областях техники, где требуется тщательная очистка газов от твердых и жидких аэрозольных частиц.Известна конструкция конденсационнодиффузионного фильтра с вертикальным направлением движения газа. Насадка паронасытителя и конденсатора представляет собой наклонные перегородки (угол наклона к направлению движения газа 60, ширина каналов, образуемых параллельными друг другу планками, 12 - 14 мм). Орошающая жидкость поступает в аппарат через отверстия (ф 1,5 мм) в днищах емкостей, установленных над паронасытителя ми и конденсаторами. Каплеуловитель в виде полой емкости устанавливается за второй ступенью. При использовании двух степеней эффективность обеспыливания газа колеблется от 90 до 100 О/о 1.Основными недостатками такого устройства являются относительно невысокая степень охлаждения газов, незакрученность потока, невозможность равномерного распределения орошающей жидкости как по высоте, так и по сечению аппарата, использование малоэффективного каплеуловителя. Низкие скорости очищаемых газовых потоков (0,95 - 1,4 м/с) требуют больших габаритов аппаратов. Для создания требуемого градиента температур, возможности конденсационного роста частиц и их осаждения за счет диффузионного потока пара орошаемой водой холодной поверхности необходимы огромные количества сначала горячей воды в паронасытителе, а затем холодной в конденсаторе, что требует высоких энергозатрат.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для улавливания аэрозольных частиц, включающий корпус с газоподводящнм каналом, охлаждающее устройство, установленное с наружной стороны канала и нагревательное устройство, размещенное с внутренней стороны канаОднако для создания центробежного и конденсационного эффектов в таком аппарате необходимо иметь определенные соотношения диаметров внутренней и наружной труб, т.е, определенную ширину щели, и скорости газового потока, что ограничивает поверхность охлаждения, образованную наружной трубой. Это, в свою очередь, снижает эффект объемной конденсации, которая протекает в основном в зоне охлаждаемой поверхности. Известные аппараты применимы на небольшие производительности в узком диапазоне рабочих скоростей по га 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зу, так как могут быть изготовлены из труб сравнительно малого диаметра, Установка турбин в кольцевом пространстве последовательно по ходу газа резко увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата, т.е. его энергоемкость. Для поддержания необходимого пересыщения газового потока пар подается через пористую трубу равномерно по всей высоте аппарата и не используется полностью в процессе конденсации, что приводит к завышенным его расходам.Кроме того, вывод уловленных под действием центробежной силы частиц пленкой жидкости, стекающей вниз по охлаждаемой стенке, затруднен противотоком очищаемого газа, что способствует срыву пленки и вторичному уносу жидкости из аппарата, то есть снижает эффективность очистки газа.Цель изобретения - повышение эффективности улавливания аэрозольных частиц,Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для улавливания аэрозольных частиц, включающем корпус с газоподводящим каналом, охлаждающее устройство, установленное с наружной стороны канала, и нагревательное устройство, размещенное с внутренней стороны канала, канал выполнен в виде витка спирали, а входной участок канала - в виде диффузора, камеры смешения и конфузора и снабжен соплом для подачи пара, размещенным в конфузоре.Аппарат снабжен теплоизоляцией, расположенной между охлаждающим и нагревательным устройствами.На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого аппарата; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1,Аппарат состоит из крышек 1, закрывающих через эластичные прокладки 2 корпуса 3 для центробежного осаждения частиц. Корпус 3 включает охлаждающее устройство 4, нагревательное устройство 5, штуцеры 6 - 9 для подачи тепло- и хладоагентов, патрубков выхода очищенного газа 10 и конденсата 11 и образует канал с разно- температурными поверхностями, выполняемый по,завитковым линиям, расположенным концентрично относительно центров О и О полуокружностей. Входной участок газоподводящего устройства выполнен в виде диффузора 12, камеры смешения 13, конфузора 14 и сопла подачи пара 15. В пространство между обогреваемыми и охлаждаемыми поверхностями вне канала помещена теплоизоляция 16,Аппарат работает следующим образом.Газ с аэрозольными частицами через конфузор 14 подается в камеру 13, где равномерно по всему объему насыщается парами жидкости, подаваемыми через сопло 15, и проходит в канал прямоугольного сечения1039530 А-Л Составитель Н. КовалеваТехред И. ВересТираж 888И Государственного комитетаделам изобретений и открыосква, Ж - 35, Раушская наПатент, г. Ужгород, ул,едактор А. Гулькоаказ 6559/4ВНИИпо13035,Филиал ПП Корректор М. ДемцПодписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная, 4 газоподводящего устройства с разнотемпературными стенками, из которых наружная стенка холодная, а внутренняя горячая. По мере прохождения в канале пересыщенной,парогазовой смеси происходит конден. сация паров жидкости на аэрозольнь 1 х частицах как на ядрах конденсации, и образовавшиеся капли выделяются из парогазовой смеси под действием центробежных, диффузионных и термодиффузионных сил. При движении парогазовой смеси вдоль холодной поверхности давление паров жидкости над ней значительно меньше, чем в центральной части потока. Вследствие этого в смеси возникает диффузионный поток пара, который воздействует на находящиеся в смеси аэрозольные частицы и капли. В результате этого воздействия частицы и капли движутся в сторону охлаждаемой поверхности. Конденсация пара на холодной поверхности сопровождается уменьшением объема, что приводит к общему течению 20 парогазовой смеси к этой поверхности. Возникающий при этом конвективный поток, называемый стефановским течением, усиливает диффузионный поток и всегда направлен в сторону уменьшения объема, т.е. к холодной поверхности. С другой стороны при движении потока между разнотемпературными поверхностями в парогазовой смеси возникает температурный градиент, обуславливающий появление термодиффузионных сил, под действием которых частицы и капли тоже двигаются к холодной поверхности и осаждаются на ней. Непрерывность конденсации и укрупнения частиц при движении вдоль канала поддерживается вследствие высокой степени пересыщения, которая возникает в результате увеличения парциального давления у обогреваемой поверхности и снижения его у охлаждаемой. Причем величина пересыщения растет от обогреваемой к охлаждаемой поверхности. Кроме перечисленных сил на частицы действует и центробежная сила. При этом за счет уменьшения радиуса кривизны канала от периферии к центру, т.е. от входа к выходу парогазового потока, центробежная сила возрастает. Увеличение центробежной силы по мере движения газа происходит и вследствие непрерывного укрупнения и утяжеления частиц за счет конденсационного их роста по длине канала.Повышение эффективности улавливания аэрозольных частиц в предлагаемой конструкции достигается за счет суммарного однонаправленного действия на них сил термо-диффузиофореза, стефановского течения и центробежной силы, возрастающей по периферии к центру, которые воздействуют на частицы по всей длине канала. Кроме того, в предлагаемой конструкции образующаяся при конденсации на холодной поверхности пленка жидкости выводится по ходу газа при все возрастающей к выходу центробежной силе, что снижает вторичный унос капель, а следовательно, улучшает эффективность очистки.Модель предлагаемого аппарата испытывается на очистке воздуха от атмосферных аэрозольных частиц и показывает хорошие результаты.