Аэродинамический циклон

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 Ф И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета и Северо-Западное отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института ВНИПИэнергопром.(54) АЭРОДИНАМИЧЕСКИИ ЦИКЛОН (57) Изобретение относится к устройствам для центробежного разделения газопылевых потоков. Целью изобретения является повышение эффективности очистки газа от твер.ЯО 1289555с 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.30 35 40 45 50 55 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 направляю 5 10 15 20 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 Я.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 дк внутреннему диаметру вихревой камеры Й, на котором закреплена нижняя часть внутренних концов лопастей, и высоты лопастей и к внутреннему диаметру кольцевой перегородки йо. При соответствующих геометрических соотношениях измеряют гидравлическое сопротивление циклона дР 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 (60 ог 20 мкм, 20 Я 15 мкм, 10 ог 10 мкм.10 Я 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 Й, 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.Гидравличес Степень пыкое сопротивление ЬР леулавливания,мм вод,ст,серия опытов й/с 1, = 0,15=со 1,0 0 15 94 9 102 1 0,15 104 2 0,2 1,4 0,15 1,5 0,15 99,1 серия опытов Йн /,3 0,3 7,Аэродинамический циклон работает сле. дующим 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 ци 45 Формула изобретени Аэродинамический цйклон915969, отличающийся темповышения эффективности очтвердых частиц мелкодисперсснижения гидравлическогоза счет улучшения гидродинстановки в циклоне, циклон стями, установленными в окннижние внутренние кромкикреплены к стенкам камеры,кольцевой перегородке, а отн по авт, св. , что, с целью истки газа от ной фракции и сопротивления амической обнабжен лопасах при этом лопастей приверхние - к ошения внешлиндрической части отражателя 1 О, попадают на конусное днище 3. Здесь улавливается примерно 88 - 92 О всей пыли (в зависимости от физических свойств пыли).Отражатель 1 О коническим днищем 11стабилизирует вихрь и служит для направления пыли в кольцевой зазор,Поскольку отвод очищенного газа осуществляется через верхнюю часть вихревой камеры, т. е. через центральное от 10 верстие 9 кольцевой перегородки 8, то частьболее мелкой фракции пыли прижимаетсяцентробежными силами к внутренней поверхности камеры и увлекается потоком газавверх. Попадая в окна 19 с направляющими профилирующими лопастями 13, этачасть потока подвергается дополнительнойзакрутке, благодаря чему по сравнению с известным устройством увеличивается центробежная сила, формируется горизонтальныйзакрученный поток газа. В результате чегоулучшается эффективность разделения в этойчасти аппарата. Здесь улавливается болеемелкая фракция пыли в интервале 8 - 12 О"от всей уловленной пыли (в зависимостиот свойств твердой фазы).Наличие в структуре физического вихря25 области квазитвердого вращения и квазипотенциального движения обуславливает наличие поверхности раздела между ними и,следовательно, некоторая часть твердыхчастиц наиболее мелких, хотя и незначительная, может находиться на границе этихобластей. Сепарация этих твердых частициз газового потока осуществляется центробежными силами при выходе газа черезцентральное отверстие 9 кольцевой перегородки 8 (центральное отверстие кольцевойперегородки равно диаметру области квази 35твердого вращения, которая составляет примерно 1/3 диаметра вихря). Отделившиесятвердые частицы попадают в пылеосадительную камеру 18 и опускаются черезкольцевое пространство, образованное кор 40 пусом 1 и нижней частью вихревой камеры,на коническое днище 3, а затем в пылесборник 5. В этой зоне улавливается0,5 - 1,0 О от всей в уловленной пыли. Очищенный газовый поток отводится из циклона через патрубок 2.1289555 Составитель Л. ТитовРедактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор С. ЧерниЗаказ 7843/9 Тираж 539 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-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 диамет.ру кольцевой перегородки составляют соот.ветственно 1,1 - 1,4 и 0,1 - 0,2.