RU2106902C1

RU2106902C1 - Dust-separating binary aerodynamic module

Info

Publication number: RU2106902C1
Application number: RU94042648A
Authority: RU
Inventors: Александр Георгиевич Иноземцев
Original assignee: Александр Георгиевич Иноземцев
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1998-03-20
Also published as: RU94042648A

Abstract

FIELD: separation of solid particles from gas flow. SUBSTANCE: two concentrators of dust particles made integral with each other are located along the single axis of symmetry in a linear duct in such a manner that the first of them has a dust flue unit, and the other, terminating in cantilever in the last link of the conical system with the minimum outlet section, is installed before the inlet of the first one forming an abrupt variation of sections of the adjacent pairs of rings or plates the two concentrators; the end part of the second inlet concentrator may be pushed in the conical cavity of the first one. EFFECT: enhanced efficiency. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение касается пылеулавливающих устройств. The invention relates to dust collecting devices.

Известен пылеулавливающий бинарный аэродинамический модуль, содержащий два расположенных в кожухе осесимметрично аэродинамических концентратора пылевых частиц, выполненных в виде конически сужающихся по ходу газа систем отражательных элементов, установленных с щелевыми зазорами, причем выходное сечение первого концентратора меньше входного сечения второго концентратора. Known dust binary aerodynamic module containing two axisymmetrically aerodynamic concentrators of dust particles located in the casing, made in the form of systems of reflective elements conically tapering along the gas, installed with slotted gaps, and the output section of the first hub is less than the input section of the second hub.

Равномерно запыленный по сечению канала газовый поток, поступающий в конически сходящуюся систему колец, приводит к значительному выносу пылевых частиц через сечения боковых зазоров между входными парами таких колец. A gas stream uniformly dusted over the channel cross section entering the conically converging ring system leads to a significant removal of dust particles through the cross sections of the lateral gaps between the input pairs of such rings.

Целью изобретения является повышение эффективности фильтрации газовых потоков от пылевых загрязнений. The aim of the invention is to increase the efficiency of filtering gas streams from dust pollution.

На фиг. 1 представлен пылеулавливающий модуль с выходным сечением первого концентратора, расположенным перед входным сечением второго концентратора; на фиг. 2 - пылеулавливающий модуль с выходным сечением первого концентратора, расположенным ниже по потоку относительно входного сечения второго концентратора; на фиг. 3 - пространственное распределение массовой плотности пылевой фазы в общем потоке; на фиг. 4 - общий характер рефракции траектории движения частиц. In FIG. 1 shows a dust collecting module with an output section of a first concentrator located in front of an input section of a second concentrator; in FIG. 2 - dust removal module with an output section of the first concentrator located downstream relative to the input section of the second concentrator; in FIG. 3 - spatial distribution of the mass density of the dust phase in the total flow; in FIG. 4 - the general nature of refraction of the particle trajectory.

Пылеулавливающий бинарный аэродинамический модуль содержит аэродинамические концентраторы пыли 1 и 2, концевые звенья 3 и 4 концентраторов, входные формирующие конусы 5 и 9, системы колец или пластин 6 и 10, профилированные боковые щели 7 и 11, ограничивающие кожухи 8 и 12, а также пылеотводной патрубок 13. The binary aerodynamic dust collecting module contains aerodynamic dust concentrators 1 and 2, end links 3 and 4 of concentrators, input forming cones 5 and 9, ring or plate systems 6 and 10, profiled side slots 7 and 11, restricting casings 8 and 12, and also a dust removal nozzle 13.

Первый концентратор 1 имеет входной конус 5 и периодическую систему колец 6, разделенных между собой профилированными щелями 7. Коническая конструкция жестко связана и размещена в общем ограничивающем кожухе 8. Весь концентратор заканчивается пылеотводным патрубком 13. The first hub 1 has an inlet cone 5 and a periodic system of rings 6 separated by profiled slots 7. The conical structure is rigidly connected and placed in a common limiting casing 8. The entire concentrator ends with a dust extraction pipe 13.

Второй аэродинамический концентратор 2 имеет входной конус 9, предварительно формирующий пылегазовый поток в осевом направлении. Консольно с конусом 9 жестко связана вторая конически сходящаяся система колец или пластин 10, периодически разделенных между собой боковыми профилированными щелями 11. Конечное звено представленного аэродинамического концентратора 2 заканчивается последним элементом с наименьшим диметром, определяющим поперечные размеры выходящего пылевого потока по направлению оси симметрии Х. Какие-либо опоры между концевой частью конуса 2 и кожухом 12 отсутствуют. The second aerodynamic concentrator 2 has an inlet cone 9, pre-forming dust and gas flow in the axial direction. A second conically converging system of rings or plates 10, periodically separated by side profiled slots 11, is cantileverly connected to the cone 9 and the end link of the aerodynamic concentrator 2 presented here ends with the last element with the smallest diameter determining the transverse dimensions of the outgoing dust flow in the direction of the X axis of symmetry. Which or there are no supports between the end of the cone 2 and the casing 12.

К фланцевой части кожуха 12 второго концентратора как единое целое присоединен первый концентратор, образуя таким образом единую конструкцию пылеулавливающего бинарного аэродинамического модуля. The first hub is connected to the flanged part of the casing 12 of the second concentrator as a single unit, thus forming a single structure of the dust collecting binary aerodynamic module.

В представленном техническом решении узкий выход начальной части модуля скачкообразно переходит в наибольшее сечение внутренней части другого конического образования, имеющего пылеотвод за пределы общего ограничивающего кожуха. In the presented technical solution, the narrow exit of the initial part of the module jumps into the largest section of the inner part of another conical formation having a dust extraction outside the general bounding box.

Пылеулавливающее устройство работает следующим образом. Dust collecting device operates as follows.

Выходящий запыленный газовый поток со скоростью V_вх статистически по сечению имеет равномерную плотность вероятности распределения дисперсных пылевых частиц, а отсюда и массовую плотность ρ₁ пылевой фазы в общем потоке. При осесимметричности входного канала пространственное распределение ρ₁(R) целесообразно представить радиальным, как показано на фиг. 3.The outgoing dusty gas stream with a velocity V _in statistically across the cross section has a uniform probability density of dispersed dust particles, and hence the mass density ρ _{1 of the} dust phase in the total stream. When the input channel is axisymmetric, the spatial distribution ρ ₁ (R) is expediently represented as radial, as shown in FIG. 3.

Если степень запыленности потока оценивать концентрацией пыли K_вх. в виде весовой части в единице объема входящего газа, то равномерное распределение для такой концентрации вдоль радиуса составит

где
g - ускорение земного тяготения
Процесс отделения пылевых частиц от потока и их концентрации к осевой линии с помощью конически сходящейся системы колец или пластин сводится к следующей схеме.If the degree of dust content of the flow is estimated by the dust concentration K _in. in the form of a weight part per unit volume of the incoming gas, then the uniform distribution for such a concentration along the radius will be

Where
g - acceleration of gravity
The process of separating dust particles from the stream and their concentration to the center line using a conically converging system of rings or plates is reduced to the following scheme.

Газовая фаза смеси, подчиняясь законам движения сплошных сред, ламинарными осесимметричными струйными течениями послойно выходит через профилированные боковые щели между каждой согласованной парой таких колец или пластин. The gas phase of the mixture, obeying the laws of motion of continuous media, laminar axisymmetric jet flows layer by layer through the profiled side slots between each matched pair of such rings or plates.

При боковом выходе потока через профилированные щели, образованные в свою очередь профилями колей конической системы концентраторов, в пространстве между смежными кольцами формируется своеобразный стационарный наклонный экранирующий фронт гидродинамических неоднородностей, в пределах которого наблюдается экстремальное изменение скоростей потока сплошной газовой фазы относительно начального направления движения дисперсных частиц. Подобные условия эквивалентны движению таких частиц в слоистых гидродинамических неоднородных средах. Наталкиваясь на фронт этими неоднородностями, частицы испытывают рефракцию, т.е. искривление траектории движений, направленных к центру общего потока, что эквивалентно своеобразным представлениям отражения и рекошета от зоны с рассредоточенными параметрами неабсолютно упругой природы. Общий характер рефракции траектории движения частиц, вызванной влиянием экранирующего эффекта, показан на фиг. 4. Проявляющийся такой эффект в пределах зазора между твердыми элементами профилированных колец или пластин среди других дополнительно действующих механизмов является основным. In the case of lateral flow exit through profiled slots formed in turn by the profiles of the ruts of the conical concentrator system, a peculiar stationary oblique screening front of hydrodynamic inhomogeneities is formed in the space between adjacent rings, within which an extreme change in the flow velocities of the continuous gas phase relative to the initial direction of motion of the dispersed particles is observed. Such conditions are equivalent to the motion of such particles in layered hydrodynamic inhomogeneous media. Encountering the front with these inhomogeneities, the particles experience refraction, i.e. curvature of the trajectory of movements directed to the center of the general flow, which is equivalent to peculiar representations of reflection and rebound from a zone with dispersed parameters of a non-absolutely elastic nature. The general character of refraction of the particle trajectory caused by the influence of the screening effect is shown in FIG. 4. The manifested such effect within the gap between the solid elements of profiled rings or plates among other additionally acting mechanisms is the main one.

Качественные исследования показывают, что при определенном фракционном составе дисперсных частиц условия их отклонения в сторону к осевой линии потока сводятся к реализации выражения

в котором
h - радиальное изменение уровня между двумя смежными профилями колец или пластин. При известном периодическом шаге L_h характеризует конусность концентратора в виде

где
ρ_ч и ρ_в - плотности соответственно твердых частиц и воздуха;
r_ч - радиус частиц;
с_х - их аэродинамическое сопротивление.Qualitative studies show that, with a certain fractional composition of dispersed particles, the conditions for their deviation towards the axial flow line are reduced to the implementation of the expression

in which
h - radial level change between two adjacent profiles of rings or plates. With a known periodic step L _h characterizes the taper of the concentrator in the form

Where
ρ _h and ρ _in - density, respectively, of solid particles and air;
r _h is the particle radius;
with _x - their aerodynamic drag.

Согласно условию (1) в пылевой массе имеется выбор дисперсных частиц, увлекаемых струйными течениями за пределы внутренней части конических образований аэродинамических концентраторов. According to condition (1), there is a choice of dispersed particles in the dust mass, carried away by the jet flows beyond the inside of the conical formations of aerodynamic concentrators.

Такой процесс дополняется флуктуационными явлениями в виде турбулентных вихреобразований в приграничных слоях и в нарушении условий ламинарности и осесимметричности гидродинамических течений, контактирующих с неточностями и шероховатостями обтекаемых профилей. Such a process is supplemented by fluctuation phenomena in the form of turbulent eddies in the boundary layers and in violation of the conditions of laminarity and axisymmetry of hydrodynamic flows in contact with inaccuracies and roughness of streamlined profiles.

Наибольший по массе вынос пыли при таких процессах следует ожидать в зоне щелевых выходов между профилями колец наибольшего диаметра. The greatest mass removal of dust during such processes should be expected in the zone of slotted exits between the profiles of the rings of the largest diameter.

Существо предложенного технического решения позволяет равномерное распределение пыли по сечению при входе во вторую часть модуля бинарного типа свести до неравномерного с узкой направленностью вдоль центральной оси потока, что достигается аэродинамическим концентратором без пылеотвода во внешнюю область. За счет уменьшения массы пыли, контактирующей с поверхностью профилей наибольшей общей площади, уменьшается и вынос пылевых частиц, чем и достигается повышение качества фильтрации воздушных сред. The essence of the proposed technical solution allows the uniform distribution of dust over the cross section at the entrance to the second part of the binary type module to be reduced to uneven with a narrow directivity along the central axis of the flow, which is achieved by an aerodynamic concentrator without dust extraction to the external region. By reducing the mass of dust in contact with the surface of the profiles of the largest total area, the removal of dust particles is also reduced, thereby improving the quality of air filtration.

Дополнительно положительный эффект по пылеочистке воздуха, входящего в бинарный аэродинамический модуль, усиливается за счет коагуляции пылевых частиц и вторичного захвата их общим потоком пыли, выходящим из первой части модуля. Additionally, the positive effect of dust cleaning of the air entering the binary aerodynamic module is enhanced by coagulation of dust particles and their secondary capture by the general dust stream leaving the first part of the module.

Если концентраторы выполнить разной конусности, то согласно условию (1) бинарный модуль будет обладать свойствами пылеотделения в каждой отдельной части, связанными с фракционным составом дисперсных частиц. В частности, при большей конусности входного концентратора 2 к центральной оси симметрии сместится основная масса более крупных частиц. Таким образом конечная ступень модуля будет доочищать более мелкую фракцию пылевых включений. If the concentrators are of different tapers, then according to condition (1), the binary module will have the dust separation properties in each individual part associated with the fractional composition of dispersed particles. In particular, with a larger taper of the input concentrator 2, the bulk of the larger particles will shift to the central axis of symmetry. Thus, the final stage of the module will refine the finer fraction of dust inclusions.

Claims

1. Dust-collecting binary aerodynamic module containing two axisymmetrically aerodynamic dust particle concentrators located in the casing, made in the form of systems of reflective elements conically tapering along the gas, installed with slotted gaps, the output section of the first concentrator being smaller than the input section of the second concentrator, characterized in that the casing is made in the form of a rectilinear gas duct, the concentrators are installed sequentially along the axis of the casing, and the second concentrator along the gas It is equipped with an axial dust extraction connected to its last element along the gas path.

2. The module according to claim 1, characterized in that the elements are made in the form of rings.

3. The module according to claim 1, characterized in that the elements are made in the form of plates.

4. The module according to claims 1 to 3, characterized in that the output section of the first hub is located in front of the input section of the second hub.

5. The module according to claims 1 to 3, characterized in that the output section of the first concentrator is located downstream relative to the input section of the second concentrator.

6. The module according to claims 1 to 5, characterized in that the concentrators are made of different lengths and tapers.