Вихревая камера

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик п 946682(31 М. Кл.з В 04 С 3/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт теплофиэики Сибирского отделения АН СССР(54) ВИХРЕВАЯ КАМЕРА Изобретение относится к устройствам для проведения тепло- и массо- обменных процессов, в частности для подсушки и очистки газовым потоком сыпучего материала, и может быть использовано в сельском хозяйстве, в пищевой, химической и других отраслях промышленности.Известен аппарат для классиФикации твердых дисперсных материалов в вихревом потоке, состояций иэ закручивающего устройства, выполненного в виде тангенциально расположенного сопла, соединенного с сепарационной камерой, образованной газопроницае" мой поверхностью. Закрученный пылегаэовый поток поступает в сепарационную камеру, где мелкие частицы отдуваются к центру эа счет тонких незакрученных радиальных струй газа, дополнительно вдуваемого через газопроницаемую поверхность 1 .Вдув незакрученной струи в закрученный газовый поток уменьшает тангенциальную составляющую скорости закрученного потока. Уменьшение тангенциальной составляющей газового потока снижает эФФективность сепарации укаэанного устройства за счет уменьшения величины центробежной силы. Следовательно, для получения высокой эФФективности разделения необходимо увеличивать входную скорость закрученного гаэопылевого потока, а это повышает энергозатраты,Пористая поверхность с диаметром пор 10-20 мкм имеет больШое сопротивление. Для получения достаточной скорости струй, оттесняюцих частички к центру в закрученном потоке, давление газа перед пористой поверхностью должно бить значительно выше давления перед эакручиваюцим устройством, что также увеличивает энергоэатраты на процесс сепарации.Известна вихревая камера, содержащая корпус с боковым входным патрубком, кольцевой цилиндрический закручиваюций аппарат, установленный между проФилированными торцовыми стенками корпуса, в которых выполнены осевые выходные отверстия.Известная вихревая камера работает следуюцим образом.Газ из коллектора через закручиваюций аппарат по касательной входит внутрь камеры. Поток газа, двигаясь по спирали, взаимодействует с частичками твердой Фазы, заставляя их двигаться по замкнутым траекториям,Тан946682 0,0097 0,65 3,93 3700 С коническимэакручивающимаппаратом 0,325 0,115 0,00969 1550 0,35 0,886 генциальная скорость частицы обуславливает возникновение центробежной силы, которая отбрасывает частицы от центра к закручивающему аппарату 2.Недостатком известной вихревой камеры является большие энергозатраты на удержание слоя дисперсного материала. Так, для удержания н такой вихревой камере диаметром 0.,36 м и высотбй 0,12 м слоя дисперсного материала несом 1 кг, необходи мо давление газа перед эакручинающим аппаратом 3700 Па, при этом энерго- затраты составляют 3,93 кВт/ч.Увеличение производительности такой камеры, работающей с протоком дисперсного материала, сцязано с увеличением диаметра и высоты камеры,Увеличение диаметра вихревой камеры приводит к возрастанию энергозатрат на удержание слоя, Так, увеличив только диаметр до .1 метра (т.е. в 3 раза), необходимо увеличить давление перед закручинающим аппаратом в 3 раза (соответственно и энергозатраты), чтобы сохранить ту же величину центробежной силы, удерживающей в камере слой дисйерсного материала весом 1 кг.В вихревой камере слой дисперсного материала толще у нижнего торца корпуса и тоньше у нерхнего. Е камере высотой 0,08-0,1 м разница в толщине слоя по высоте камеры невелика. При увеличении высоты камеры вследствие значительного изменения толщины слоя по высоте камеры изменяется сопротивление слоя дисперсного материала, что вызывает неравномерный расход газа по высоте закручивающвго аппарата и затрудняет удерживание слоя в камере. 40Цель изобретения ; уменьшение энергозатрат за счет использования для удержаниявращающегося слоя частиц осевой составляющей вихревого потока45Поставленная цель достигается тем, что в вихревой камере, содержащей корпус с боковым входным патрубком, кольцевой закручивающий аппарат, установленный между проФилированными 50 торцовыми стенками корпуса, н которых выполнены осевые выходные отверстия, закручивающий аппарат выполнен в Форме усеченного конуса, обращенного расширенной частью вверх. 55 Вихревая камера Дна каС цилиндрическим закручивающим аппаратом 0,36 0,12 На Фиг. 1 изображена предлагаемаявихревая камера; на Фиг. 2 - разрезА-А на Фиг. 1.Вихревая камера содержит корпус1 с тангенциальным входным патрубком2 и проФилированными торцовымистенками 3, в которых выполнены выходные отверстия,4, кольцевой эакручивающий аппарат 5, установленныймежду торцовыми стенками 3 корпуса,Камера работает следующим образом,Гаэ, пройдя через закручивающийапйарат 5, образует н рабочем объемекамеры закрученный газовый поток,который вовлекает во вращательноедвижение частички дисперсного материала. За счет центробежной силы частички отбрасываются к закручинающему аппарату и образуют слой.Использование конического закручиваюцвго аппарата позволяет получить газовый поток, имеющий три составляющих скорости: тангенциальную,радиальную и осевую. Осевая составляющая скорости направлена внерх испособствует удержанию слоя дисперсного материала при меньшем значениицентробежной силы, т.е. при меньшихскоростях газового потока, что уменьшает энергозатраты.В вихревой камере с цилиндрическим закручинающим аппаратом центробежная сила и сила аэродинамического сопротивления, действующие начастичку, находятся на одной прямой.Результирующая этих двух сил лежитна этой же прямой, В камере же сконическим закручинающим аппаратомрезультирующая этих двух сил направлена вверх, что также способствуетуменьшению энергозатрат на удержаниеслоя в вихревой камере.Меняя конусность закручивающегоаппарата можно регулировать толщинудисперсного слоя по высоте камеры,что позволит изменять произнодительность камеры при неизменном расходегаза через эакручинающий аппарат.В таблице приведены результатысраннительного эксперимента на вихревой камере с коническим и цилиндрическим закручивающим аппаратом,В эксперименте определены минимальные параметры газового потока навходе в вихревую камеру, при которыхудерживается слой зерна пшеницы весом 1 кг,1946682 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 5402/14 Тираж 619 Подпис тент",г.ужгород,ул.Проектная ППП ил Исслецования показывают, что энергозатдаты на удержание слоя дисперсного материала в вихревой камере с коническим закручивающим аппаратом в .три-.четыре раза ниже, чем в камере с цилиндрическим закручивающим аппаратом. Вихревая камера, содержащая корпус с боковым входным патрубком,кольцевой закручивающий аппарат,установленный между профилироваинымиторцовыми стенками корпуса, в которых выполнены осевые выходные отверстия, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью уменьшения энергозатратэа счет использования для удержаниявращающегося слоя частиц осевой составляющей вихревого потока, закручивающий аппарат выполнен в формеусеченного конуса, обращенного расширенной частью вверх,. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1. Авторское свидетельство СССР