RU2447926C2 - Method of coagulating foreign particles in gas flows - Google Patents

Method of coagulating foreign particles in gas flows Download PDF

Info

Publication number
RU2447926C2
RU2447926C2 RU2010123572/05A RU2010123572A RU2447926C2 RU 2447926 C2 RU2447926 C2 RU 2447926C2 RU 2010123572/05 A RU2010123572/05 A RU 2010123572/05A RU 2010123572 A RU2010123572 A RU 2010123572A RU 2447926 C2 RU2447926 C2 RU 2447926C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrations
particles
emitter
coagulation
focused
Prior art date
Application number
RU2010123572/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010123572A (en
Inventor
Владимир Николаевич Хмелёв (RU)
Владимир Николаевич Хмелёв
Андрей Викторович Шалунов (RU)
Андрей Викторович Шалунов
Сергей Николаевич Цыганок (RU)
Сергей Николаевич Цыганок
Роман Владиславович Барсуков (RU)
Роман Владиславович Барсуков
Ксения Викторовна Шалунова (RU)
Ксения Викторовна Шалунова
Антон Николаевич Галахов (RU)
Антон Николаевич Галахов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2010123572/05A priority Critical patent/RU2447926C2/en
Publication of RU2010123572A publication Critical patent/RU2010123572A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2447926C2 publication Critical patent/RU2447926C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention is intended for cleaning gases of suspended foreign particles released in production processes of mining, chemistry and heat power engineering. Proposed method consists in affecting particles by elastic vibrations focused into line rotating perpendicular to pipeline axis, line length complying with pipeline diameter. Elastic vibrations are generated by piezoelectric transducer vibrating in lengthwise direction and revolving along acoustic axis, and supplied by electronic generator. Elastic vibrations are radiated and focused by mechanical radiator acoustically coupled with said transducer and made up of rectangular plate with thickness varying in stepwise manner. Said plate performs bending vibrations relative to its larger axis at frequencies multiple of the main one, in the range of 30 KHz to 20 KHz. Not here that vibrations generated by both sides of said plate are focused simultaneously. Vibrations generated by radiator side reversed to flow of particles are directed thereto after reflection and passing the distance exceeding radiator lengthwise size by magnitude multiple of half the wavelength of ultrasound vibrations in air.
EFFECT: higher efficiency of ultrasound coagulation.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области технологий очистки газов от взвешенных инородных частиц за счет воздействия на них ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности, а именно к способам коагуляции частиц, выделяющихся в процессе производств в различных отраслях (горно-металлургическая, химическая, теплоэнергетическая, пищевая) промышленности.The invention relates to the field of gas purification technology from suspended foreign particles due to exposure to them by high-intensity ultrasonic vibrations, and in particular to methods for coagulation of particles released during production in various industries (mining, metallurgy, chemical, heat and power, food) industries.

В связи с широким распространением потенциально опасных производств, характеризующихся высоким содержанием ядовитых твердых и жидких веществ в отходящих газах, а также возникающей в ряде случаев необходимостью улавливания ценных материалов из газовой среды, возникает необходимость в разработке эффективных способов коагуляции частиц в газовых потоках. Задача значительно усложняется при необходимости улавливания химически активных и агрессивных веществ. В этом случае традиционные средства улавливания аэрозолей оказываются не применимыми. Возможным решением существующей технологической проблемы является укрупнение и последующее осаждение аэрозольных частиц под действием высокоинтенсивных (более 140 дБ) ультразвуковых колебаний (ультразвуковая коагуляция аэрозолей) [1]. Ультразвуковая (УЗ) коагуляция обладает рядом неоспоримых преимуществ:Due to the widespread occurrence of potentially hazardous industries, characterized by a high content of toxic solid and liquid substances in the exhaust gases, as well as the need to capture valuable materials from the gas medium in some cases, it becomes necessary to develop effective methods for coagulating particles in gas streams. The task is greatly complicated when it is necessary to capture chemically active and aggressive substances. In this case, the traditional means of trapping aerosols are not applicable. A possible solution to the existing technological problem is the enlargement and subsequent deposition of aerosol particles under the influence of high-intensity (more than 140 dB) ultrasonic vibrations (ultrasonic coagulation of aerosols) [1]. Ultrasonic (ultrasound) coagulation has a number of undeniable advantages:

- применимость к агрессивным и взрывоопасным газам;- applicability to aggressive and explosive gases;

- возможность работы при высоких температурах и давлениях;- the ability to work at high temperatures and pressures;

- высокая эффективность и низкая энергоемкость процесса;- high efficiency and low energy intensity of the process;

- возможность осаждения высокодисперсных аэрозолей.- the possibility of deposition of fine aerosols.

Подавляющее большинство известных [2-3] способов ультразвуковой коагуляции инородных частиц в газовых потоках характеризуется применением в качестве излучателей упругих колебаний газоструйных акустических излучателей, обеспечивающих преобразование энергии сжатого газа в энергию ультразвуковых колебаний. В этом случае известные способы характеризуются низкой эффективностью коагуляции, что обусловлено низким КПД газоструйных излучателей (менее 20…25% в зависимости от используемой конструктивной схемы), необходимостью использования специальных компрессоров для создания и подачи сжатого газа. Кроме того, при реализации известных способов (с применением газоструйных излучателей) возможно обеспечить высокую интенсивность излучения (мощность) только на низких рабочих частотах (до 10 кГц), поскольку на ультразвуковых частотах (более 20 кГц) диаметры выходных сопел излучателей и резонаторов становятся малыми (менее 1 мм), что ограничивает величины акустической мощности формируемых колебаний значениями, не превышающими 1…10 Вт [4]. По этой причине реализация способов коагуляции с применением ультразвуковых колебаний, создаваемых при помощи газоструйных излучателей, становится неэффективной.The vast majority of known [2-3] methods for ultrasonic coagulation of foreign particles in gas flows is characterized by the use of gas-jet acoustic emitters as elastic oscillators, which convert the energy of compressed gas into energy of ultrasonic vibrations. In this case, the known methods are characterized by low coagulation efficiency, which is due to the low efficiency of gas-jet emitters (less than 20 ... 25% depending on the used structural scheme), the need to use special compressors to create and supply compressed gas. In addition, when implementing the known methods (using gas-jet emitters), it is possible to ensure high radiation intensity (power) only at low operating frequencies (up to 10 kHz), since at ultrasonic frequencies (more than 20 kHz) the diameters of the output nozzles of the emitters and resonators become small ( less than 1 mm), which limits the values of the acoustic power of the generated oscillations to values not exceeding 1 ... 10 W [4]. For this reason, the implementation of coagulation methods using ultrasonic vibrations generated by gas-jet emitters becomes ineffective.

Существенным недостатком известных способов коагуляции является также инжектирование в область коагуляции потока рабочего газа, что обуславливает повторное увлечение осажденных частиц воздушным потоком, приводящее к разрушению агрегатов коагулированных частиц, снижая также эффективность коагуляции. Известные способы отсекания воздушных потоков с помощью звукопрозрачных пленок в [5] приводят к значительному ослаблению УЗ колебаний, а также являются неприемлемыми при высоких температурах и давлениях.A significant drawback of the known coagulation methods is also the injection of a working gas stream into the coagulation region, which leads to re-entrainment of the deposited particles by the air flow, leading to the destruction of aggregates of coagulated particles, reducing also the coagulation efficiency. Known methods of cutting off air flows using soundproof films in [5] lead to a significant weakening of ultrasonic vibrations, and are also unacceptable at high temperatures and pressures.

Вышеперечисленные недостатки ограничивают возможности промышленного применения ультразвуковой коагуляции инородных частиц в газовых потоках и обуславливают необходимость создания новых способов, основанных на более эффективном создании и применении высокоинтенсивных УЗ колебаний.The above disadvantages limit the possibilities of industrial application of ultrasonic coagulation of foreign particles in gas flows and necessitate the creation of new methods based on the more efficient creation and application of high-intensity ultrasonic vibrations.

Среди известных способов коагуляции частиц в газовых потоках [2-3] наиболее близким к предлагаемому техническому решению и одним из наиболее эффективных способов коагуляции с применением акустических излучателей (статических и динамических сирен, пневматических рупоров, электромагнитных громкоговорителей и т.п.) является способ, заключающийся в воздействии сфокусированными с помощью линзы колебаниями [3], принятый за прототип.Among the known methods for coagulation of particles in gas flows [2-3], the closest to the proposed technical solution and one of the most effective methods of coagulation using acoustic emitters (static and dynamic sirens, pneumatic horns, electromagnetic loudspeakers, etc.) is consisting in exposure to lens-focused vibrations [3], adopted as a prototype.

В способе коагуляции инородных частиц в газовых потоках, принятом за прототип, происходит воздействие на частицы упругими колебаниями. С целью повышения эффективности очистки низкоконцентрированных газовых потоков фокусирование упругих колебаний осуществляется при помощи линзы, выполненной в виде конического плосковыгнутого тела, образованного путем сечения конуса двумя плоскостями, параллельными его высоте и основанию, установленной внутри вращающегося клинообразного переходника, обеспечивающего вращение линзы.In the method of coagulation of foreign particles in gas streams adopted as a prototype, the particles are subjected to elastic vibrations. In order to increase the efficiency of cleaning low-concentration gas flows, focusing of elastic vibrations is carried out using a lens made in the form of a conical plane-curved body formed by sectioning a cone with two planes parallel to its height and to the base installed inside a rotating wedge-shaped adapter that provides rotation of the lens.

При реализации процесса коагуляции частиц по [3] излучатель акустических колебаний воздействует на инородные частицы, что приводит к их взаимному колебанию, объединению и осаждению.When implementing the process of coagulation of particles according to [3], the emitter of acoustic vibrations acts on foreign particles, which leads to their mutual oscillation, association and deposition.

При этом увеличенная за счет фокусировки интенсивность воздействия и вращение зоны повышенной интенсивности (зоны фокусировки) позволяют частично устранить недостатки известных способов, однако не обеспечивают существенного повышения эффективности коагуляции инородных частиц в газовых потоках по следующим причинам:At the same time, the increased intensity of focusing due to focusing and rotation of the zone of increased intensity (focusing zone) can partially eliminate the disadvantages of the known methods, but they do not provide a significant increase in the efficiency of coagulation of foreign particles in gas flows for the following reasons:

- значительные потери энергии упругих колебаний при отражении, прохождении и фокусировке колебаний высокой интенсивности при помощи линз из материальных сред снижают величину максимальной интенсивности излучения в зоне коагуляции;- significant energy losses of elastic vibrations during reflection, transmission and focusing of high-intensity vibrations using lenses from material media reduce the maximum radiation intensity in the coagulation zone;

- низкая эффективность фокусирования ультразвуковых колебаний низкой частоты, создаваемых газоструйными излучателями (диаметр линии фокуса будет превышать несколько длин волн, что для частоты в 10 кГц в воздухе составит около 10 см) не позволяет создать зону повышенной интенсивности излучения (более 170 дБ);- the low focusing efficiency of low-frequency ultrasonic vibrations generated by gas-jet emitters (the diameter of the focus line will exceed several wavelengths, which will be about 10 cm for a frequency of 10 kHz in air) does not allow creating a zone of increased radiation intensity (more than 170 dB);

- ограниченная скорость вращения линзы, что обусловлено ограниченными возможностями механических систем вращения, перпендикулярно оси трубопровода не позволяет осуществлять равномерное воздействие по сечению трубопровода;- the limited speed of rotation of the lens, due to the limited capabilities of mechanical rotation systems, perpendicular to the axis of the pipeline does not allow for uniform impact over the cross section of the pipeline;

- необходимость ремонта и обслуживания фокусирующих устройств (линз), работающих в запыленных потоках, при наличии абразивных частиц сокращает время непрерывной реализации способа.- the need for repair and maintenance of focusing devices (lenses) operating in dusty streams, in the presence of abrasive particles, reduces the time of continuous implementation of the method.

Кроме того, способу по [3] присущи все основные недостатки, обусловленные применением газоструйных излучателей, а именно:In addition, the method according to [3] has all the main disadvantages due to the use of gas-jet emitters, namely:

- низкая эффективностью [5] используемых для реализации способа коагуляции газоструйных излучателей гартмановского типа (коэффициент полезного действия менее 20…25%);- low efficiency [5] used to implement the method of coagulation of gas-jet emitters of the Hartmann type (efficiency less than 20 ... 25%);

- ограниченный диапазон частот излучения (менее 20 кГц), исключающим возможность эффективной коагуляции мелких частиц, так как известно [6], что эффективность коагуляции в значительной степени зависит от степени увлечения дисперсных частиц дисперсионной средой, которая определяется как:- a limited range of radiation frequencies (less than 20 kHz), excluding the possibility of effective coagulation of small particles, since it is known [6] that the coagulation efficiency largely depends on the degree of entrainment of dispersed particles by a dispersion medium, which is defined as:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где µ - коэффициент динамической вязкости дисперсионной среды, ρ - плотность дисперсной фазы/частиц, R - радиус частицы.where µ is the dynamic viscosity coefficient of the dispersion medium, ρ is the density of the dispersed phase / particles, R is the particle radius.

При этом отношение амплитуды скорости колебаний взвешенной частицы к амплитуде скорости колебаний дисперсионной среды в зависимости от отношения частоты f излучения звука к характеристической частоте F0 имеет асимптотический характер. Например, для воздуха, при нормальных условияхIn this case, the ratio of the amplitude of the oscillation velocity of the suspended particle to the amplitude of the oscillation velocity of the dispersion medium, depending on the ratio of the sound emission frequency f to the characteristic frequency F 0, is asymptotic. For example, for air, under normal conditions

Figure 00000002
Figure 00000002

поэтому оптимальная частота акустического воздействия определяется по формулеtherefore, the optimal frequency of acoustic exposure is determined by the formula

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Таким образом, для коагуляции частиц с размерами 15…20 мкм и менее необходимо осуществлять воздействие ультразвуковыми колебаниями в частотном диапазоне 20…30 кГц.Thus, for coagulation of particles with sizes of 15 ... 20 microns and less, it is necessary to carry out exposure to ultrasonic vibrations in the frequency range of 20 ... 30 kHz.

В предлагаемом техническом решении задача заключается в создании способа коагуляции инородных частиц в газовых потоках, который был бы свободен от вышеперечисленных недостатков, при реализации которого была бы повышена эффективность коагуляции, а достигаемая степень очистки практически не зависела бы ни от дисперсности, ни от концентрации загрязняющих частиц в очищаемой среде, ни от их способности к коагуляции.In the proposed technical solution, the task is to create a method for coagulation of foreign particles in gas streams, which would be free from the above disadvantages, the implementation of which would increase the efficiency of coagulation, and the achieved degree of purification would be practically independent of either the dispersion or the concentration of polluting particles in the cleaned environment, nor from their ability to coagulate.

Суть предлагаемого технического решения в том, что в способе коагуляции инородных частиц в газовых потоках, заключающемся в воздействии на частицы упругими колебаниями, фокусируемыми во вращающуюся перпендикулярно оси трубопровода линию, длина которой соответствует поперечному размеру трубопровода, упругие колебания создают питаемым электронным генератором, продольно колеблющимся и вращающимся вдоль акустической оси пьезоэлектрическим преобразователем, излучают и фокусируют упругие колебания механически и акустически связанным с преобразователем излучателем в виде прямоугольной, ступенчато переменной по толщине пластины, совершающей изгибные колебания относительно большей из его осей на частотах, кратных основной, в диапазоне от 30 до 20 кГц, осуществляют одновременную фокусировку колебаний, создаваемых обеими сторонами прямоугольной пластины, причем колебания, создаваемые обратной к потоку частиц стороной излучателя, направляют на него после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых УЗ колебаний в воздухе.The essence of the proposed technical solution is that in the method of coagulation of foreign particles in gas flows, which consists in exposing the particles to elastic vibrations focused in a line rotating perpendicular to the axis of the pipeline, the length of which corresponds to the transverse dimension of the pipeline, the elastic vibrations are created by a powered electronic oscillator, oscillating longitudinally and a piezoelectric transducer rotating along the acoustic axis emits and focuses elastic vibrations mechanically and acoustically coupled with a transducer, an emitter in the form of a rectangular, stepwise variable in thickness plate, bending vibrations relative to the larger of its axes at frequencies that are multiples of the main axis, in the range from 30 to 20 kHz, they simultaneously focus the vibrations generated by both sides of the rectangular plate, and the vibrations generated back to the particle flow by the side of the emitter, direct to it after reflection and passage of a distance exceeding the longitudinal size of the emitter by an amount multiple of half the length waves emitted by ultrasonic vibrations in the air.

Таким образом, в предлагаемом способе коагуляции инородных частиц в газовой среде задача повышения эффективности процесса решается за счет:Thus, in the proposed method for the coagulation of foreign particles in a gaseous medium, the task of increasing the efficiency of the process is solved by:

- создания ультразвуковых колебаний питаемым электронным генератором, продольно колеблющимся и вращающимся вдоль акустической оси пьезоэлектрическим преобразователем, акустически связанным с совершающим изгибные колебания излучателем;- the creation of ultrasonic vibrations by a powered electronic generator, longitudinally oscillating and rotating along the acoustic axis of the piezoelectric transducer, acoustically associated with a bending oscillator emitter;

- излучения и фокусировки упругих колебаний, механически и акустически связанных с излучателем в виде прямоугольной, ступенчато переменной по толщине пластины, совершающей изгибные колебания относительно большей из его осей на, кратных основной, частотах в диапазоне от 30 до 20 кГц;- radiation and focusing of elastic vibrations mechanically and acoustically associated with the emitter in the form of a rectangular, stepwise variable in thickness of the plate, making bending vibrations relative to the largest of its axes at multiples of the main frequency in the range from 30 to 20 kHz;

- осуществления одновременной фокусировки колебаний, создаваемых обеими сторонами прямоугольной пластины, причем колебания, создаваемые обратной к потоку частиц стороной излучателя, направляют на него после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых УЗ колебаний в воздухе.- simultaneous focusing of the vibrations generated by both sides of the rectangular plate, and the vibrations created by the emitter side opposite to the particle flow, direct to it after reflection and passage of a distance exceeding the longitudinal size of the emitter by a multiple of half the wavelength of the emitted ultrasonic vibrations in air.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется на фиг.1.The essence of the proposed technical solution is illustrated in figure 1.

Предлагаемый способ реализуется при помощи излучающего и фокусирующего упругие колебания излучателя 1, выполненного в виде прямоугольной, ступенчато переменной по толщине пластины, вращающейся вместе с пьезоэлектрическим преобразователем 2. Электрическое питание преобразователя 2 осуществляется от электронного генератора (на фиг.1 не показан). Излучатель установлен в специальном отражателе 3. Излучатель совершает изгибные колебания относительно большей из его осей на частотах в диапазоне от 30 до 20 кГц, кратных основной, и за счет излучения колебаний с определенными фазами с участков различной толщины (фаза излучаемых колебаний определяется толщиной участка) осуществляет фокусировку колебаний. За счет того, что колебания противоположной стороны излучателя также генерируются с различных по толщине участков с различными фазами, обеспечивается одновременная фокусировка колебаний, создаваемых обеими сторонами прямоугольной пластины, причем колебания, создаваемые обратной к потоку частиц стороной излучателя, направляют в зону фокусировки после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых УЗ колебаний в воздухе.The proposed method is implemented using emitting and focusing elastic vibrations of the emitter 1, made in the form of a rectangular, stepwise variable in thickness of the plate, rotating together with the piezoelectric transducer 2. The electric power of the transducer 2 is provided by an electronic generator (not shown in Fig. 1). The emitter is installed in a special reflector 3. The emitter performs bending vibrations relative to the larger of its axes at frequencies in the range from 30 to 20 kHz, which are multiples of the main one, and due to the emission of vibrations with certain phases from sections of different thicknesses (the phase of the emitted oscillations is determined by the thickness of the section) focusing vibrations. Due to the fact that the vibrations of the opposite side of the emitter are also generated from sections with different thicknesses with different phases, the vibrations generated by both sides of the rectangular plate are simultaneously focused, and the vibrations created by the emitter side opposite to the particle flow are directed to the focusing zone after reflection and propagation distances exceeding the longitudinal size of the emitter by an amount multiple of half the wavelength of the emitted ultrasonic vibrations in the air.

Предлагаемый способ ультразвуковой коагуляции реализуется следующим образом. Включается электродвигатель 4 и ультразвуковой генератор (на фиг.1 не показан). При этом излучатель 1 вместе с пьезоэлектрическим преобразователем 2, при помощи ременной передачи начинает вращаться вокруг собственной оси с угловой скоростью, пропорциональной скорости входного потока трубопровода 6. Акустические колебания, излучаемые пластиной, формируются в фокусе, представляющем собой вращающуюся перпендикулярно оси трубопровода линию, длина которой соответствует поперечному размеру трубопровода, и воздействуют на твердые частицы газового потока. Под действием ультразвуковых колебаний твердые частицы коагулируют в более крупные и осаждаются в бункер 5. Очищенный газовый поток выходит через трубопровод 7. Воздействие на взвешенные инородные частицы в процессе коагуляции осуществляется одновременно колебаниями, создаваемыми обеими сторонами плоского излучателя, причем колебания, создаваемые обратной к потоку частиц стороной излучателя, направляют на него после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых УЗ колебаний в воздухе.The proposed method of ultrasonic coagulation is implemented as follows. The electric motor 4 and the ultrasonic generator are turned on (not shown in FIG. 1). In this case, the emitter 1 together with the piezoelectric transducer 2, using a belt drive, starts to rotate around its own axis with an angular velocity proportional to the velocity of the input stream of the pipeline 6. The acoustic vibrations emitted by the plate are formed in focus, which is a line rotating perpendicular to the axis of the pipeline, the length of which corresponds to the transverse size of the pipeline, and affect the solid particles of the gas stream. Under the action of ultrasonic vibrations, solid particles coagulate into larger ones and settle into the hopper 5. The cleaned gas stream exits through the pipeline 7. The impact on suspended foreign particles during coagulation is carried out simultaneously by vibrations created by both sides of the flat emitter, and the vibrations generated back to the particle flow side of the emitter, direct to it after reflection and passage of a distance exceeding the longitudinal dimension of the emitter by an amount multiple of half the length Waves of ultrasonic vibrations in air.

Таким образом, обеспечивается равномерность акустического (ультразвукового) воздействия по всему диаметру трубопровода с излучающей поверхности, превосходящей площадь непосредственно излучателя как минимум вдвое.Thus, the uniformity of the acoustic (ultrasonic) effect along the entire diameter of the pipeline with the emitting surface, which exceeds the area of the emitter directly by at least twice, is ensured.

Разработанное для реализации предложенного способа устройство имеет следующие технические характеристики: для формирования и фокусирования акустических колебаний в трубопроводе диаметром 500 мм использован излучатель в виде изгибно-колеблющейся пластины размером 250×70 мм. Совершая колебания на 3 и 5 модах в частотном диапазоне от 20 до 30 кГц излучатель обеспечивает на околофокусном расстоянии (до 0,5 м), формирование ультразвуковых колебаний с уровнем звукового давления 130…170 дБ, на фокусном расстоянии (0,5 м) - 180 дБ. По мере увеличения расстояния от фокуса излучателя уровень звукового давления уменьшается. Распределение уровня звукового давления схематично показано на фиг.1 в виде заштрихованных областей с указанными уровнями звукового давления. Материал излучателя и концентратора - титановый сплав; размер отражателя 500×140 мм; материал отражателя - металл.Developed to implement the proposed method, the device has the following technical characteristics: for the formation and focusing of acoustic vibrations in a pipeline with a diameter of 500 mm, a radiator in the form of a bending-oscillating plate 250 × 70 mm in size is used. By oscillating at modes 3 and 5 in the frequency range from 20 to 30 kHz, the emitter provides at near-focal length (up to 0.5 m), the formation of ultrasonic vibrations with a sound pressure level of 130 ... 170 dB, at the focal length (0.5 m) - 180 dB As the distance from the focus of the emitter increases, the sound pressure level decreases. The sound pressure level distribution is schematically shown in FIG. 1 in the form of shaded areas with the indicated sound pressure levels. The material of the emitter and concentrator is a titanium alloy; reflector size 500 × 140 mm; reflector material - metal.

Для определения эффективности предложенного способа коагуляции и установления функциональных возможностей созданного оборудования были проведены экспериментальные исследования путем усовершенствования системы очистки за счет введения в конструкцию источника УЗ колебаний. На основе экспериментальных исследований было установлено, что введение в конструкцию системы очистки отходящих газов одной из котельных города источника УЗ колебаний обеспечивает повышение эффективности существующей системы очистки до 99,5% (с 82%) за счет реализации возможности улавливания частиц микронного размера.To determine the effectiveness of the proposed method of coagulation and establish the functionality of the created equipment, experimental studies were carried out by improving the cleaning system by introducing ultrasonic vibrations into the design of the source. Based on experimental studies, it was found that the introduction of the ultrasonic vibrations source into the design of the exhaust gas purification system of one of the boiler houses in the city provides an increase in the efficiency of the existing purification system to 99.5% (from 82%) due to the possibility of trapping micron-sized particles.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение эффективности ультразвуковой коагуляции.Thus, the proposed method provides an increase in the efficiency of ultrasonic coagulation.

Разработанный в лаборатории акустических процессов и аппаратов Бийского технологического института Алтайского государственного технического университета способ коагуляции инородных частиц в газовой среде прошел лабораторные и технические испытания и был практически реализован в действующей установке. Мелкосерийное производство устройств планируется начать в 2011 году.The method for coagulation of foreign particles in a gaseous medium developed in the laboratory of acoustic processes and apparatuses of the Biysk Technological Institute of Altai State Technical University passed laboratory and technical tests and was practically implemented in an existing installation. Small-scale production of devices is scheduled to begin in 2011.

Список литературыBibliography

1. Хмелев В.Н.. Ультразвуковая коагуляционная камера для работы в агрессивных средах [Текст] / В.Н.Хмелев, А.В.Шалунов, К.В.Шалунова // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. / науч. ред.: А.И.Громыко, А.В.Сарафонов; отв. за вып.: А.А.Левицкий. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - 465 с.1. Khmelev V.N .. Ultrasonic coagulation chamber for operation in aggressive environments [Text] / V.N. Khmelev, A.V. Shalunov, K.V. Shalunova // Modern problems of radio electronics: collection of books. scientific tr / scientific Ed .: A.I. Gromyko, A.V. Sarafonov; open for issue: A.A. Levitsky. - Krasnoyarsk: IPK SFU, 2009 .-- 465 p.

2. Авторское свидетельство №1029996.2. Copyright certificate No. 1029996.

3. Авторское свидетельство №927280 - прототип.3. Copyright certificate No. 927280 - prototype.

4. Ультразвуковой газоструйный излучатель [Текст]: пат. 1789301 Рос. Федерация: МПК 5 B06B 1/20 / Митин А.Г., Хмелев В.Н. (Россия), заявитель: Научно-производственное объединение "АЛТАЙ", заявка, 4898490 от 02.01.1991. Опубликовано 23.01.1993.4. Ultrasonic gas-jet emitter [Text]: US Pat. 1789301 Ros. Federation: IPC 5 B06B 1/20 / Mitin A.G., Khmelev V.N. (Russia), applicant: Scientific-Production Association "ALTAY", application, 4898490 from 01/02/1991. Published on January 23, 1993.

5. Источники мощного ультразвука [Текст] / под ред. Л.Д.Розенберга. - М.: Наука, 1967. - 265 с.5. Sources of powerful ultrasound [Text] / ed. L.D. Rosenberg. - M .: Nauka, 1967 .-- 265 p.

6. Юдаев Б.Ф. Акустическая коагуляция аэрозолей. Бюллетень строительной техники, 2004, №6.6. Yudaev B.F. Acoustic coagulation of aerosols. Bulletin of construction equipment, 2004, No. 6.

Claims (1)

Способ коагуляции инородных частиц в газовых потоках, заключающийся в воздействии на частицы упругими колебаниями, фокусируемыми во вращающуюся перпендикулярно оси трубопровода линию, длина которой соответствует поперечному размеру трубопровода, отличающийся тем, что упругие колебания создают продольно колеблющимся и вращающимся вдоль акустической оси пьезоэлектрическим преобразователем, питаемым электронным генератором, излучают и фокусируют упругие колебания механически и акустически связанным с преобразователем излучателем в виде прямоугольной, ступенчато переменной по толщине пластины, совершающей изгибные колебания относительно большей из ее осей на частотах, кратных основной, в диапазоне от 30 до 20 кГц, осуществляют одновременную фокусировку колебаний, создаваемых обеими сторонами прямоугольной пластины, причем колебания, создаваемые обратной к потоку частиц стороной излучателя, направляют на него после отражения и прохождения расстояния, превосходящего продольный размер излучателя на величину, кратную половине длины волны излучаемых УЗ колебаний в воздухе. A method of coagulation of foreign particles in gas flows, which consists in exposing the particles to elastic vibrations, focused into a line rotating perpendicular to the axis of the pipeline, the length of which corresponds to the transverse dimension of the pipeline, characterized in that the elastic vibrations create a piezoelectric transducer longitudinally oscillating and rotating along the acoustic axis, powered by an electronic generator, emit and focus elastic vibrations mechanically and acoustically associated with the transducer emitter in the form of a rectangular, stepwise variable over the thickness of the plate, performing bending vibrations relative to the larger of its axes at frequencies that are multiples of the main axis, in the range from 30 to 20 kHz, the vibrations generated by both sides of the rectangular plate are simultaneously focused, and the vibrations generated back to the flow particles side of the emitter, direct to it after reflection and the passage of a distance exceeding the longitudinal size of the emitter by an amount multiple of half the wavelength of the emitted ultrasonic vibrations in out of breath.
RU2010123572/05A 2010-06-09 2010-06-09 Method of coagulating foreign particles in gas flows RU2447926C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123572/05A RU2447926C2 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Method of coagulating foreign particles in gas flows

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123572/05A RU2447926C2 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Method of coagulating foreign particles in gas flows

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010123572A RU2010123572A (en) 2011-12-20
RU2447926C2 true RU2447926C2 (en) 2012-04-20

Family

ID=45403790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010123572/05A RU2447926C2 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Method of coagulating foreign particles in gas flows

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2447926C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU169753U1 (en) * 2016-07-13 2017-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б. Городовикова" RESERVOIR FOR LABORATORY INSTALLATION FOR SMOKE SUPPRESSION
RU2647993C1 (en) * 2016-12-07 2018-03-21 Александр Федорович Попов Method of acoustic coagulation study in the gas medium
CN111282329A (en) * 2020-03-05 2020-06-16 北京享云智汇科技有限公司 Receive convenient solid industrial chemicals preparation of material and use pressure filter
RU2725584C1 (en) * 2019-11-06 2020-07-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Device for ultrasonic coagulation of foreign particles in gas flows
RU2740899C1 (en) * 2020-02-04 2021-01-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ultrasonic coagulation method of submicron particles
RU2759506C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" Ultrasonic coagulation method
RU209335U1 (en) * 2020-06-02 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) ultrasonic nebulizer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU837377A1 (en) * 1979-09-20 1981-06-15 Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Охраны Труда Вцспс B Г.Казани Method and apparatus for cleaning gas flows
SU912231A1 (en) * 1980-06-30 1982-03-15 Государственный проектный и научно-исследовательский институт "Гипроникель" Apparatus for coagulating aerosol particles
SU927280A1 (en) * 1980-07-11 1982-05-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Охраны Труда Вцспс В Г.Казани Apparatus for cleaning gaseous flows
SU1130383A1 (en) * 1983-09-08 1984-12-23 Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш" Gas cleaner

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU837377A1 (en) * 1979-09-20 1981-06-15 Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Охраны Труда Вцспс B Г.Казани Method and apparatus for cleaning gas flows
SU912231A1 (en) * 1980-06-30 1982-03-15 Государственный проектный и научно-исследовательский институт "Гипроникель" Apparatus for coagulating aerosol particles
SU927280A1 (en) * 1980-07-11 1982-05-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Охраны Труда Вцспс В Г.Казани Apparatus for cleaning gaseous flows
SU1130383A1 (en) * 1983-09-08 1984-12-23 Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш" Gas cleaner

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU169753U1 (en) * 2016-07-13 2017-03-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б. Городовикова" RESERVOIR FOR LABORATORY INSTALLATION FOR SMOKE SUPPRESSION
RU2647993C1 (en) * 2016-12-07 2018-03-21 Александр Федорович Попов Method of acoustic coagulation study in the gas medium
RU2725584C1 (en) * 2019-11-06 2020-07-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Device for ultrasonic coagulation of foreign particles in gas flows
RU2740899C1 (en) * 2020-02-04 2021-01-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ultrasonic coagulation method of submicron particles
CN111282329A (en) * 2020-03-05 2020-06-16 北京享云智汇科技有限公司 Receive convenient solid industrial chemicals preparation of material and use pressure filter
CN111282329B (en) * 2020-03-05 2021-11-02 山东新昊化工有限公司 Receive convenient solid industrial chemicals preparation of material and use pressure filter
RU209335U1 (en) * 2020-06-02 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) ultrasonic nebulizer
RU2759506C1 (en) * 2021-02-12 2021-11-15 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ" Ultrasonic coagulation method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010123572A (en) 2011-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2447926C2 (en) Method of coagulating foreign particles in gas flows
US4475921A (en) Acoustic agglomeration methods and apparatus
Riera et al. Airborne ultrasound for the precipitation of smokes and powders and the destruction of foams
Clair Agglomeration of smoke, fog, or dust particles by sonic waves
JP2012192409A (en) Apparatus for ultrasonic treatment of liquid
KR101732702B1 (en) Apparatus for reducing air pollutant
WO1992009354A1 (en) An acoustic chamber for the aerosol treatment of exhaust gases
RU102197U1 (en) ULTRASONIC COAGULATION CAMERA
JP4505624B2 (en) Non-contact filtering method and apparatus using ultrasonic waves
Khmelev et al. Ultrasonic coagulation on the basis of piezoelectric vibrating system with focusing radiator in the form of step-variable plate
RU2332266C1 (en) Ultrasonic vibration system
WO2007128318A1 (en) Method, device and system for enhancing combustion of solid objects
Khmelev et al. Multifrequency ultrasonic transducer with stepped-plate disk
RU2740899C1 (en) Ultrasonic coagulation method of submicron particles
KR20030057582A (en) Exhaust emission gas and soots capturing system in using ultrasonic wave
Gallego-Juarez New technologies in high-power ultrasonic industrial applications
JP6488513B2 (en) Focused sound field generator
Lebedev et al. Ultrasonic oscillating system for radiators of gas media
RU2725584C1 (en) Device for ultrasonic coagulation of foreign particles in gas flows
RU2430509C1 (en) Device of electrophysical exposure of aerosols
EP0640374B1 (en) Multifrequency acoustic chamber for the agglomeration and separation of suspended particles in gaz effluents
RU141803U1 (en) ULTRASONIC FLOWING MACHINE
JPH07212894A (en) Ultrasonic wave source and suspended particle collector using same
Khmelev et al. Study of ultrasonic coagulation of dispersed particles in the implementation of the standing wave mode
Motoi et al. Agglomeration of aerosol using intense standing wave field of cylindrical shape

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130610