RU2050945C1

RU2050945C1 - Filter for cleaning air

Info

Publication number: RU2050945C1
Application number: RU93036239A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; А.Н. Кобелев
Original assignee: Курский Политехнический Институт
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: cleaning compressed air. SUBSTANCE: filter consists of housing provided with filtering member, connecting pipe for discharging air to be cleaned having conical nozzle with radial grooves, connecting pipe for supplying air to be cleaned, and connecting pipes for supplying and discharging compressed air filling the space of the jacket. The supplying connecting pipe is constructed as a converging subsonic nozzle having curved grooves on the inner side and has metallic grids from the side of supplying the atmospheric air. Nozzles are secured inside the housing. The facility for draining condensate is mounted in the bottom. The deflecting baffle is secured to the top cover and provided with the porous plate rigidly secured to it. The distance between the deflecting baffle and connecting pipe for supplying the air to be cleaned is equal to 1.4-1.6 of the diameter of its exit cross- section. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха. The invention relates to the purification of compressed air, especially from mists, in various sectors of the economy, mainly at large compressor stations with a significant daily consumption of compressed air.

Известно устройство для очистки газов от аэрозий, содержащее корпус с патрубками подвода и отвода газа и слива жидкости, входной и выходной камерами и пористой перегородкой [1]
Недостатком данного изобретения является невозможность тепловлажностной обработки газа, проходящего через устройство, т.е. узкая спецификация с недостаточной эффективностью при использовании в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации.A device for cleaning gases from aerosols, containing a housing with nozzles for supplying and discharging gas and draining the liquid, inlet and outlet chambers and a porous partition [1]
The disadvantage of this invention is the impossibility of heat and moisture treatment of gas passing through the device, i.e. narrow specification with insufficient efficiency when used in changing weather and climate conditions.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому является фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной стекой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности штуцера ввода очищаемого воздуха, при этом корпус выполнен с отверстием в нижней части днища, снабжен рубашкой со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, а штуцеры ввода очищаемого воздуха выполнены в виде суживающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеют со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки, кроме этого фильтр снабжен форсунками для обдува сжатого воздуха фильтрующего элемента, установленными в крышке корпуса, конденсатоотводчиком, установленным в отверстии днища корпуса и отражательной перегородкой [2]
Недостатком этого устройства являются затраты сжатого воздуха при дополнительном сбросе конденсата, получаемого в процессе тепловлажностной обработки всасываемого атмосферного воздуха в суживающемся дозвуковом сопле и омываемом с поверхности отражательной перегородки в днище фильтра.The closest analogue to the proposed one is an air purification filter, comprising a housing with a conical bottom and a top cover, a perforated metal cylinder fitted with a wire stack with a filter element, connected to the outlet of the cleaned air and having a tapered nozzle with radial grooves on the outer surface of the inlet of the cleaned inlet air, while the housing is made with a hole in the lower part of the bottom, is equipped with a jacket with fittings for the input and output of compressed air, and the fittings of the input cleaned The air is made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and has metal grids on the air inlet side, in addition, the filter is equipped with nozzles for blowing compressed air of the filter element installed in the housing cover, a condensate drain installed in the opening of the bottom of the housing and a reflective partition [2]
The disadvantage of this device is the cost of compressed air with an additional discharge of condensate obtained in the process of humidity and humidity treatment of the intake air in a tapering subsonic nozzle and washed from the surface of the reflective partition in the filter bottom.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на производство сжатого воздуха путем уменьшения температуры всасываемого в компрессор воздуха за счет оригинальной теплофизической обработки его как при движении от выходного сечения штуцера ввода очищаемого воздуха, так и при контакте с отражательной перегородкой. The aim of the invention is to reduce energy consumption for the production of compressed air by reducing the temperature of the air drawn into the compressor due to its original thermophysical processing both when moving from the outlet section of the nozzle of the input of the cleaned air, and when in contact with a reflective partition.

На чертеже дана принципиальная схема фильтра для очистки воздуха. The drawing shows a schematic diagram of a filter for air purification.

Фильтр состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2 и верхней крышкой 3, перфорированного металлического цилиндра 4, обтянутого проволочной сеткой 5 с фильтрующим элементом 6, штуцера 7 вывода очищаемого воздуха, имеющего коническую насадку 8 с радиальными канавками 9, штуцера 10 ввода очищаемого воздуха, штуцеров ввода 11 и вывода 12 сжатого воздуха, заполняющего полость рубашки 13, при этом штуцер 10 выполнен в виде суживающегося дозвукового сопла с криволинейными канавками 14 на внутренней поверхности и имеет со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки 15, кроме того, в корпусе 1 укреплены форсунки 16, а в днище 2 установлен конденсатоотводчик 17, к верхней крышке 3 прикреплена отражательная перегородка 18 с жестко закрепленной пористой пластиной 19. The filter consists of a housing 1 with a conical bottom 2 and a top cover 3, a perforated metal cylinder 4, covered with a wire mesh 5 with a filter element 6, a nozzle 7 for the outlet of the cleaned air having a conical nozzle 8 with radial grooves 9, a nozzle 10 for introducing the cleaned air, fittings input 11 and output 12 of compressed air filling the cavity of the shirt 13, while the nozzle 10 is made in the form of a tapering subsonic nozzle with curved grooves 14 on the inner surface and has atmospheric air from the input side metal mesh 15, in addition, nozzles 16 are fixed in the housing 1, and a steam trap 17 is installed in the bottom 2, a reflective wall 18 is attached to the upper cover 3 with a rigidly fixed porous plate 19.

Фильтр работает следующим образом. The filter works as follows.

Атмосферный воздух, загрязненный капельной влагой и твердыми частицами пыли при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает в многокомпонентном состоянии в штуцеры 10 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через съемные металлические сетки 15, в результате уменьшения проходного сечения штуцера 10, выполненного в виде суживающегося сопла, и возрастания скорости всасываемого потока оттесняются к стенке и попадают в криволинейные канавки 14, где, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются и становятся ядрами конденсации водяного пара. Закручивание в криволинейных канавках более плотного потока пограничного слоя приводит к вращательному движению всего потока всасываемого воздуха перед выходным отверстием суживающегося дозвукового сопла, в виде которого выполнены штуцеры 10, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра. Это приводит к дополнительной коагуляции мельчайших частиц влаги, которая с твердыми частицами пыли, а при отрицательных температурах и с твердой фазой жидкости, ударяясь об отражательную перегородку 18 и пористую пластину 19, попадает на коническое днище 2 фильтра, где находится конденсат. В результате этого осуществляется смачивание упавших частиц, предотвращается их унос к фильтрующему элементу 6. Atmospheric air contaminated by droplet moisture and solid dust particles at positive ambient temperatures or moisture in solid and liquid conditions at negative temperatures enters in a multicomponent state in the nozzles 10 of the housing 1. Pollution particles passing through the removable metal mesh 15, resulting in a reduction in sections of the nozzle 10, made in the form of a tapering nozzle, and the increase in the velocity of the suction stream are pushed to the wall and fall into the curved grooves 14, where, colliding mixing with other particles, coarsen and become nuclei of condensation of water vapor. Twisting in a curved grooves of a denser flow of the boundary layer leads to a rotational movement of the entire flow of intake air in front of the outlet of the tapering subsonic nozzle, in the form of which fittings 10 are made, which leads to more intense coagulation of light small particles and ultimately improves the filter. This leads to additional coagulation of the smallest particles of moisture, which with solid particles of dust, and at negative temperatures and with the solid phase of the liquid, hitting the reflective wall 18 and the porous plate 19, falls on the conical bottom 2 of the filter, where the condensate is located. As a result of this, the fallen particles are wetted, their entrainment to the filter element 6 is prevented.

После выходного сечения штуцера 10 ввода очищаемого воздуха наблюдается поджатие струи закрученного потока атмосферного всасываемого воздуха, что приводит к коагуляции мелкодисперсных капелек, сконденсировавшихся в процессе завихрения атмосферной влаги. После поджатия происходит внезапное расширение с эффектом Джоуля-Томсона. Внезапное расширение сопровождается снижением скорости обрабатываемого потока воздуха и образованием факела (определяемого углом распыла, т.е. расстоянием до отражательной перегородки), оптимальные размеры которого обеспечивают эффективное использование теплоты испарения. After the outlet section of the nozzle 10 of the input of the cleaned air, a squeezing stream of a swirling stream of atmospheric intake air is observed, which leads to coagulation of fine droplets condensed in the process of swirling atmospheric moisture. After preloading, a sudden expansion occurs with the Joule-Thomson effect. Sudden expansion is accompanied by a decrease in the speed of the processed air flow and the formation of a torch (determined by the spray angle, i.e. the distance to the reflective baffle), the optimal size of which ensures the efficient use of the heat of evaporation.

Термодинамически расслоенный в суживающемся дозвуковом сопле атмосферный воздух представляет собой два потока: холодный, насыщенный мелкодисперсной влагой процесса конденсации паров атмосферной влаги, за счет более низкой температуры его по сравнению с окружающей средой,горячий, насыщенный твердыми загрязнениями и крупнодисперсной жидкостью в случае наличия в окружающей фильтр среде дождя, тумана или снежного заряда (снегопад, метель). Atmospheric air thermodynamically stratified in a tapering subsonic nozzle consists of two streams: cold, saturated with finely dispersed moisture, the process of condensation of atmospheric moisture vapor, due to its lower temperature compared to the environment, hot, saturated with solid impurities and coarse liquid in the presence of an ambient filter environment of rain, fog or snow charge (snowfall, blizzard).

Холодный поток, представляющий собой ядро влажного воздуха, выходящего из суживающегося сопла, ударяется о пористую пластину 19, и мелкодисперсная жидкость, имеющая температуру холодного потока, заполняет поры малого диаметра пористой пластины, образуя пятно жидкости. Последующий контакт пятна жидкости с влажным воздухом, имеющим усредненную температуру (происходит смешивание в корпусе фильтра перед отражательной перегородкой холодного и горячего потоков), превышающую температуру жидкости в порах пористой пластины, приводит к ее испарению. The cold stream, which is the core of moist air leaving the tapering nozzle, hits the porous plate 19, and a finely divided liquid having the temperature of the cold stream fills the pores of the small diameter of the porous plate, forming a liquid stain. Subsequent contact of the liquid stain with moist air having an averaged temperature (mixing occurs in the filter housing in front of the reflective wall of cold and hot flows), exceeding the temperature of the liquid in the pores of the porous plate, leads to its evaporation.

Оригинальность конструктивного решения подтверждается простотой технического исполнения, гарантирующего как эксплуатационную, так и технологическую надежность обработки атмосферного всасываемого воздуха. The originality of the design solution is confirmed by the simplicity of the technical design, which guarantees both operational and technological reliability of the processing of atmospheric intake air.

Эффективность охлаждения всасываемого воздуха за счет отбора теплоты на испарение жидкости из пор малого диаметра заключается в дополнительном аккумулировании объема жидкости по длине пор, что предотвращает отрыв жидкости без испарения основным потоком (скорость всасываемого воздуха достигает 10 м/с), омывающим отражательную перегородку, т.е. отсутствие пористой пластины с порами малого диаметра не позволило бы испарять в полном объеме жидкость, ударяющуюся об отражательную перегородку при внезапном расширении воздуха, выходящего из суживающегося сопла. The efficiency of cooling the intake air due to the selection of heat for liquid evaporation from pores of small diameter consists in additional accumulation of the liquid volume along the pore length, which prevents liquid separation without evaporation by the main stream (intake air velocity reaches 10 m / s), washing the reflective partition, t. e. the absence of a porous plate with pores of small diameter would not allow to evaporate in full the liquid impacting on the reflective wall with a sudden expansion of air leaving the tapering nozzle.

Кроме того, конденсирующаяся и испаряющаяся в пористой пластине жидкость не сбрасывается в днище фильтра, что снижает частоту удаления конденсата с загрязнениями в атмосферу, а это приводит к экономии воздуха, используемого в процессе продувки полости слива конденсата. In addition, the liquid condensing and evaporating in the porous plate is not discharged into the filter bottom, which reduces the frequency of removal of condensate with contaminants into the atmosphere, and this leads to the saving of air used in the process of purging the condensate drain cavity.

Claims

AIR CLEANING FILTER, comprising a housing with a conical bottom made with an opening in the lower part, a perforated metal cylinder fitted with a wire mesh with a filter element, connected to the outlet of the cleaned air and having a tapered nozzle with radial grooves on the outer surface, the inlet of the cleaned air made in the form of tapering subsonic nozzles with curved grooves on the inner surface and having metal grids on the input side, a shirt with input fittings and compressed air outlet, nozzles for blowing compressed air of the filter element mounted on the housing cover, a steam trap located in the bottom opening, and a baffle plate, characterized in that the filter is provided with a porous plate placed on the baffle plate commensurate with its size, while the baffle plate is mounted on a distance from the inlet nozzles equal to 1.4 to 1.6 the diameter of the outlet section of the nozzle.