RU2418995C1

RU2418995C1 - Distributor of gas flow

Info

Publication number: RU2418995C1
Application number: RU2009135172/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Емельянов (RU); Сергей Геннадьевич Емельянов; Вячеслав Михайлович Полунин (RU); Вячеслав Михайлович Полунин; Николай Сергеевич Кобелев (RU); Николай Сергеевич Кобелев; Владимир Митрофанович Пауков (RU); Владимир Митрофанович Пауков; Владимир Васильевич Коварда (RU); Владимир Васильевич Коварда; Петр Алексеевич Ряполов (RU); Петр Алексеевич Ряполов
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-05-20
Also published as: RU2009135172A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: distributor is designed for distribution of gas flow introduced into unit and can be used in unit for gas purification from solid particles, in drying installations and in forced ventilation. The distributor consists of a case of a certain shape with uniform perforations on surface. Also, the case is rigidly connected with a device controlling mode of gas supply in form of a sound converter for automatic measurement of consumption parametres through uniformly distributed perforations. Orifices of perforation correspond to expanding nozzles with cone angle of 8-12 degrees. The case is made out of bimetal. Heat conduction coefficient of material of internal surface of perforation orifices is 2.5-3.0 higher, than heat conduction coefficient of case material.

EFFECT: increased reliability of distributor operation.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для распределения газового потока, вводимого в аппарат, и может быть использовано в аппарате для очистки газа от твердых частиц, сушильных установках, приточной вентиляции.The invention relates to a device for distributing a gas stream introduced into the apparatus, and can be used in an apparatus for purifying gas from solid particles, drying plants, fresh air ventilation.

Известен распределитель газового потока (см. а.с. № 406484 Мкл F17D 1/04. Бюл №8, 1982), содержащий корпус определенной формы с равномерно распределенной по его поверхности перфорацией.Known gas flow distributor (see AS No. 406484 Mcl F17D 1/04. Bull No. 8, 1982), comprising a housing of a certain shape with perforation evenly distributed over its surface.

Недостатком данной конструкции является энергоемкость распределения газового потока с различным расходом к потребителям, обусловленная необходимостью использования аппаратуры, снижающей энергетические показатели газового потока: давление и температуру, ограниченная скорость переключения.The disadvantage of this design is the energy intensity of the distribution of the gas stream with different flow rates to consumers, due to the need to use equipment that reduces the energy performance of the gas stream: pressure and temperature, limited switching speed.

Известен распределитель газового потока (см. патент РФ №2355919, МПК F15D 1/100, F17D 1/02 Бюл. 14 20.05.2009), содержащий корпус определенной формы с равномерно распределенной по поверхности перфорацией.A known gas flow distributor (see RF patent No. 2355919, IPC F15D 1/100, F17D 1/02 Bull. 05/14/2009), containing a housing of a certain shape with perforation evenly distributed on the surface.

Недостатком является снижение эффективности распределения газового потока при длительной эксплуатации из-за уменьшения проходимых сечений отверстий перфорации, обусловленных процессом налипания частиц загрязнений на их внутренние поверхности вследствие наличия жидких и твердых частиц в трубопроводах при транспортировке газовых потоков.The disadvantage is the decrease in the efficiency of the distribution of the gas stream during long-term operation due to a decrease in the passable cross-sections of the perforation holes due to the sticking of contaminant particles to their internal surfaces due to the presence of liquid and solid particles in the pipelines during transportation of gas flows.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надежной работы распределителя газового потока при длительной эксплуатации в условиях насыщения газа загрязнениями в виде твердых частиц и парообразований влаги.The technical task of the invention is to ensure reliable operation of the gas flow distributor during continuous operation under conditions of saturation of the gas with contaminants in the form of solid particles and moisture vaporization.

Технический результат по повышению надежности работы в условиях изменяемого компонентно-фазового состава газа достигается тем, что распределитель газового потока содержит корпус определенной формы с равномерно распределенной по его поверхности перфорацией, при этом корпус выполнен жестко соединенным с устройством управления режимом подачи газа в виде звукового преобразователя для автоматического изменения параметров расхода через равномерно распределенные перфорации.The technical result of increasing the reliability under conditions of a variable component-phase composition of the gas is achieved by the fact that the gas flow distributor comprises a housing of a certain shape with perforation uniformly distributed over its surface, while the housing is rigidly connected to the gas supply control device in the form of an audio transducer for automatic change of flow parameters through evenly distributed perforations.

На фиг.1 изображен общий вид распределителя газового потока; на фиг.2 - разрез отверстия перфорации.Figure 1 shows a General view of the gas flow distributor; figure 2 is a section of a perforation hole.

Распределитель состоит из корпуса 1 с постоянным по длине радиусом и имеет отверстия 2 одинакового диаметра, равномерно и перпендикулярно расположенные к оси корпуса 1. Патрубок 3 является входом для газа в корпус 1 распределителя, а патрубок 4 корпуса 1 распределителя жестко соединен со звуковым преобразователем 5, который электрически связан с пунктом управления 6. При этом отверстия 2 в корпусе 1 по направлению выхода газа выполнены в виде расширяющихся сопел 7 с углом конусности 8-12 градусов, а корпус 1 выполнен из биметалла, причем материал 10 внутренней поверхности 8 отверстий 2 перфорации имеет коэффициент теплопроводности в 2,5-3,0 раза выше, чем коэффициент теплопроводности материала 9 корпуса 1.The distributor consists of a housing 1 with a constant radius along the length and has holes 2 of the same diameter, uniformly and perpendicular to the axis of the housing 1. The pipe 3 is a gas inlet to the housing 1 of the distributor, and the pipe 4 of the housing 1 of the distributor is rigidly connected to the sound transducer 5, which is electrically connected to the control point 6. The holes 2 in the housing 1 in the direction of gas outlet are made in the form of expanding nozzles 7 with a taper angle of 8-12 degrees, and the housing 1 is made of bimetal, and the material 1 0 the inner surface of the 8 holes 2 perforation has a thermal conductivity coefficient of 2.5-3.0 times higher than the thermal conductivity coefficient of the material 9 of the housing 1.

Распределитель газового потока работает следующим образом.The gas flow distributor operates as follows.

Газовый поток (без предварительной осушки от мелкодисперсной и парообразной влаги и без очистки от мелкодисперсных твердых частиц, например пыли, ржавчины и окалины, если все это не предусмотрено технологическим процессом и, соответственно, технологическими затратами) для распределения между потребителями поступает в корпус 1 через патрубок 3 и распределяется по отверстиям 2. В связи с постоянным наличием в потоке газа (сжатый воздух, сжатый природный газ) твердых частиц - пыли, ржавчины, окалины и парообразной влаги, которые при охлаждении конденсируются в мелкодисперсную влагу на выходе из отверстий перфорации (эффект Джоуля-Томсона, стр.164, Лариков Н.Н., Общая теплотехника. М.: Стройиздат. 1975. - С. ил.). В результате на внутренней поверхности отверстия 2 осуществляется конденсация паров влаги и налипание частиц загрязнений, что приводит к уменьшению проходного сечения отверстий 2 перфорации, а это соответствует резкому изменению характера распределения газового потока с отклонением от заданного режима.The gas stream (without preliminary drying from fine and vaporous moisture and without cleaning from fine solid particles, such as dust, rust and scale, if all this is not provided by the technological process and, accordingly, technological costs) for distribution between consumers enters the housing 1 through the pipe 3 and is distributed through openings 2. Due to the constant presence in the gas stream (compressed air, compressed natural gas) of solid particles - dust, rust, scale and vaporous moisture, which when cooled moisture condenses in the fine outlet perforations (Joule-Thomson effect, p.164, Larikov NN, General Firing M .: Stroyizdat 1975. -.. S. yl.). As a result, moisture vapor is condensed on the inner surface of the hole 2 and particles of dirt are adhered to, which leads to a decrease in the flow area of the perforation holes 2, and this corresponds to a sharp change in the nature of the gas flow distribution with a deviation from the given mode.

Для устранения данного явления в корпусе 1 отверстия 2 перфорации выполнены в виде расширяющегося сопла 7 с углом конусности 8-12 градусов, по направлению выхода газа корпус 1 в местах отверстий 2 перфорации выполнен из биметалла (например, алюминий и латунь), причем материал 9 внутренней поверхности 8 отверстий 2 перфорации имеет коэффициент теплопроводности (λ₁=204 Вт/м °С для алюминия) в 2,5-3,0 раза выше коэффициента теплопроводности (λ₁=85 Вт/м °С для латуни, см., например, стр.312. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высш. школа, 1980-469, с. ил.) материала 9. Тогда, при поступлении газового потока, пересыщенного загрязнениями в виде твердых частиц и парообразной влаги для распределения между потребителями (различными приборами и аппаратами), он поступает в корпус 1 из биметалла через патрубок 3 и распределяется по отверстиям 2 перфорации. Одновременно звуковой преобразователь 5 по команде с пункта управления 6 воздействует на газ с пыле и парообразной составляющей смеси, находящейся внутри корпуса 1 от торцевой поверхности 3 до поверхности 4. При этом расход газа в каждом отверстии 2 перфорации зависит от уровня стоячей волны в плоскости отверстия 2, а изменением амплитуды и частоты стоячей волны задается нужное распределение потоков.To eliminate this phenomenon in the housing 1, the perforation holes 2 are made in the form of an expanding nozzle 7 with a taper angle of 8-12 degrees, in the direction of the gas outlet, the housing 1 in the places of the perforation holes 2 is made of bimetal (for example, aluminum and brass), and the material 9 is internal the surface of the 8 holes 2 perforation has a thermal conductivity coefficient (λ ₁ = 204 W / m ° C for aluminum) 2.5-3.0 times higher than the thermal conductivity coefficient (λ ₁ = 85 W / m ° C for brass, see, for example , p. 312. Nashchokin VV Technical thermodynamics and heat transfer.M .: Higher schools , 1980-469, pp. Ill.) Of the material 9. Then, when a gas stream enters, saturated with contaminants in the form of solid particles and vaporous moisture for distribution between consumers (various devices and devices), it enters the housing 1 from the bimetal through the pipe 3 and distributed over the holes 2 of the perforation. At the same time, the sound transducer 5, upon command from control point 6, acts on the gas with dust and the vapor component of the mixture located inside the housing 1 from the end surface 3 to surface 4. Moreover, the gas flow rate in each perforation hole 2 depends on the level of the standing wave in the plane of the hole 2 , and changing the amplitude and frequency of the standing wave sets the desired distribution of flows.

Смесь газового потока с мелкодисперсными твердыми загрязнениями и парообразной влагой проходит отверстия 2 перфорации, перемещаясь по внутренней поверхности 8 расширяющегося сопла 7. В соответствии с эффектом Джоуля-Томсона, температура газового потока на выходе из отверстия 2 снижается (в зависимости от величины расхода, т.е. скорости истечения газового потока) на 3 и более градусов по сравнению с температурой газа внутри корпуса 1. В результате возникшей разности температур основного материала 10 (например, латунь) корпуса 1 и материала 9 (например, алюминия) внутренней поверхности 8 возникают в расширяющемся сопле 7 термовибрации (см., например, Дмитриев А.П. Биметаллы. Пермь. 1990 г. 297 с.), которые «стряхивают» налипающие на внутренние поверхности 8 загрязнения. При этом выполнение отверстий 2 в виде расширяющегося сопла 7 с конусностью 8-12 градусов по направлению выхода газа позволяет возрастающую массу загрязнения беспрепятственно перемещать при минимизации контакта с внутренней поверхностью 8 за пределы корпуса 1 распределителя газового потока.A mixture of a gas stream with finely divided solid contaminants and vaporous moisture passes through the perforation holes 2, moving along the inner surface 8 of the expanding nozzle 7. In accordance with the Joule-Thomson effect, the temperature of the gas stream at the outlet of the hole 2 decreases (depending on the flow rate, t. e. the gas flow rate) by 3 or more degrees compared with the temperature of the gas inside the housing 1. As a result of the temperature difference between the main material 10 (for example, brass) of the housing 1 and material 9 (n for example, aluminum) of the inner surface 8 arise in the expanding nozzle 7 of thermal vibration (see, for example, Dmitriev AP Bimetals. Perm. 1990, 297 pp.), which “shake off” the dirt adhering to the inner surface 8. Moreover, the implementation of the holes 2 in the form of an expanding nozzle 7 with a taper of 8-12 degrees in the direction of the gas outlet allows the increasing mass of pollution to move freely while minimizing contact with the inner surface 8 outside the housing 1 of the gas flow distributor.

Следовательно, вне зависимости от концентрации загрязнений в газовом потоке при длительной эксплуатации, распределитель обеспечивает эффективную и надежную работу.Therefore, regardless of the concentration of contaminants in the gas stream during long-term operation, the distributor provides efficient and reliable operation.

Оригинальность предлагаемого решения заключается в достижении надежной работы распределителя газового потока путем устранения возможности уменьшения проходного сечения отверстий перфорации из-за налипания на их внутренние поверхности загрязнений путем создания термовибрации и выполнения отверстий в виде расширяющегося сопла с конусностью 8-12 градусов. Это практически устраняет контакт мелкодисперсных отверстий перфорации, что, в конечном итоге, обеспечивает при длительной эксплуатации нормированные энергетические показатели газового потока.The originality of the proposed solution is to achieve reliable operation of the gas flow distributor by eliminating the possibility of reducing the bore of the perforation holes due to the accumulation of contaminants on their internal surfaces by creating thermal vibration and making holes in the form of an expanding nozzle with a taper of 8-12 degrees. This practically eliminates the contact of finely dispersed perforation holes, which ultimately ensures normalized energy parameters of the gas flow during long-term operation.

Claims

A gas flow distributor comprising a housing of a certain shape with perforation uniform over the surface, the housing being made rigidly connected to a gas supply control device in the form of a sound transducer for automatically measuring flow parameters through uniformly distributed perforations, characterized in that the perforation holes are made in the form of expanding nozzles with a taper angle of 8-12 °, and the casing is made of bimetal, and the material of the inner surface of the perforation holes has coefficients ient 2.5-3.0 thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the housing material.