RU2565000C2 - Device for air cleaning of aerosols - Google Patents

Device for air cleaning of aerosols Download PDF

Info

Publication number
RU2565000C2
RU2565000C2 RU2013157680/05A RU2013157680A RU2565000C2 RU 2565000 C2 RU2565000 C2 RU 2565000C2 RU 2013157680/05 A RU2013157680/05 A RU 2013157680/05A RU 2013157680 A RU2013157680 A RU 2013157680A RU 2565000 C2 RU2565000 C2 RU 2565000C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
mixer
dust
cleaning
condenser
Prior art date
Application number
RU2013157680/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013157680A (en
Inventor
Юрий Федорович Копытов
Сергей Борисович Путин
Леонид Эдуардович Козадаев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
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 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита")
Priority to RU2013157680/05A priority Critical patent/RU2565000C2/en
Publication of RU2013157680A publication Critical patent/RU2013157680A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565000C2 publication Critical patent/RU2565000C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to protection of ambient air against aggressive and fine aerosols. Claimed cleaner comprises mixer with water, centrifuge and motor with fan. Note here that it incorporates extra battery of cyclones, electrical refrigerator running on the Peltier cooling effect and condenser running on the principle of backflow condenser. Note also that said main components are arranged as follows in airflow direction. Battery of cyclones for primary purification of sucked air, motor with fan, jet-type mixer of air with water containing batched amount of surfactant, moisture condenser with moisture backflow into said mixer. Electrical refrigerator hot side contact with mixer liquid phase while its cold side performs further cooling of airflow after bubbling step of purification. Then, condensate collector and centrifuge for separation of moisture drops from airflow.
EFFECT: better removal of dust from air.
1 dwg

Description

Предлагаемое устройство для очистки воздуха относится к области защиты воздуха окружающей среды от агрессивных и высокодисперсных аэрозолей, где требуется тщательная очистка воздуха. Устройство может быть также отнесено к пылеуборочной технике и использовано в бытовых и производственных помещениях для периодической сухой уборки и очистки воздуха от пыли.The proposed device for air purification relates to the field of protection of environmental air from aggressive and highly dispersed aerosols, where thorough air purification is required. The device can also be attributed to dust collecting equipment and used in domestic and industrial premises for periodic dry cleaning and dust removal of air.

В технике аэрозоль с частицами размером преимущественно 0,1-100 мкм называют пылью, а аэрозоль с меньшим размером частиц (менее 0,1 мкм) обычно называют просто аэрозолем.In technology, an aerosol with particles of a size of mainly 0.1-100 microns is called dust, and an aerosol with a smaller particle size (less than 0.1 microns) is usually called simply an aerosol.

Как правило, агрессивность атмосферы внешней среды, опасной для человека, требует оперативности действий и мобильности используемых средств (следовательно, компактности устройства, независимости от дорогих и дефицитных расходуемых материалов, минимума энергозатрат). Используемые средства должны быть универсальны в смысле как очистки воздуха, так и уборки пыли. С другой стороны, агрессивность атмосферы внешней среды предполагает необходимость повышенного уровня очистки и безопасности самого процесса очистки.As a rule, the aggressiveness of the atmosphere of an environment that is dangerous for humans requires prompt action and mobility of the means used (therefore, the compactness of the device, independence from expensive and scarce consumables, and a minimum of energy consumption). The means used must be universal in the sense of both air purification and dust cleaning. On the other hand, the aggressiveness of the atmosphere of the external environment requires the need for an increased level of cleaning and the safety of the cleaning process itself.

Известно, согласно патентам RU 2038125, B01D 47/05, B01D 47/00, 1995; RU 2365402, B01D 47/05, 2006; RU 2323033, B01D 47/05, 2008 и другим, использование для очистки газового потока от аэрозолей его предварительного нагрева, увлажнения, последующего охлаждения с укрупнением и улавливанием частиц пыли посредством конденсации на них паров жидкости с инерционным осаждением их на стенках холодильника. Основным достоинством изложенного способа является возможность глубокой очистки, однако реализация этого способа требует крупногабаритных устройств (сооружений).It is known according to the patents RU 2038125, B01D 47/05, B01D 47/00, 1995; RU 2365402, B01D 47/05, 2006; RU 2323033, B01D 47/05, 2008 and others, the use for cleaning a gas stream from aerosols of its preliminary heating, humidification, subsequent cooling with coarsening and trapping of dust particles by condensation of liquid vapor on them with inertial deposition of them on the walls of the refrigerator. The main advantage of the described method is the possibility of deep cleaning, however, the implementation of this method requires large-sized devices (structures).

Известно, например, устройство по патенту RU 2091135, B01D 47/05, B01D 47/06, 1997, которое используется для очистки газа, содержащего сверхтонкие частицы пыли (размером приблизительно 1 мкм).It is known, for example, the device according to patent RU 2091135, B01D 47/05, B01D 47/06, 1997, which is used to purify a gas containing ultrafine dust particles (approximately 1 μm in size).

Сущность способа очистки горячего газа, который реализуется в устройстве, заключается в том, что горячий газ перед подачей в насадочный скруббер подвергают сатурационной промывке при температуре 60-70°C, во время которой частицы пыли смачивают, а затем газ, насыщенный паром, охлаждают для проведения конденсации пара и далее пропускают через сепаратор для отделения капель. Вследствие образования большого количества пара сверхтонкие частицы пыли в значительной мере смачиваются, что облегчает их последующее отделение, способствуя, таким образом, достижению очень высокой степени чистоты газа (пылесодержание не превышало 5 мг/нм3). Причем достигнутая эффективность очистки реализована без существенного увеличения энергозатрат на осуществление способа.The essence of the method of purification of hot gas, which is implemented in the device, is that the hot gas before being fed into the nozzle scrubber is subjected to saturation washing at a temperature of 60-70 ° C, during which the dust particles are wetted, and then the gas saturated with steam is cooled to conducting steam condensation and then passed through a separator to separate the droplets. Due to the formation of a large amount of steam, ultrafine dust particles are wetted to a large extent, which facilitates their subsequent separation, thereby contributing to the achievement of a very high degree of gas purity (dust content did not exceed 5 mg / nm 3 ). Moreover, the achieved cleaning efficiency is realized without a significant increase in energy consumption for the implementation of the method.

Достоинством способа является возможность глубокой очистки газа без использования расходуемых материалов (за исключением воды) за счет утилизации исходного тепла газа и парообразования.The advantage of this method is the possibility of deep gas purification without the use of consumables (with the exception of water) by utilizing the initial heat of the gas and vaporization.

Недостатком способа является необходимость в применении больших количеств воды и крупногабаритного устройства, реализующего способ.The disadvantage of this method is the need for large quantities of water and a large-sized device that implements the method.

Устройства для удаления бытовой (домашней) пыли и аэрозоля из воздуха принято называть пылесосами. В пылесосах реализуются оптимальные способы очистки воздуха, существующие на данный момент. Достоинства пылесосов прежде всего в компактности и мобильности средства и, следовательно, в возможности оперативного реагирования на возникшую агрессию в атмосфере среды, но работают они относительно короткое время (1-2 часа). Наиболее глубокий уровень очистки воздуха обеспечивается в пылесосах жидкостного типа.Devices for removing household (home) dust and aerosol from the air are called vacuum cleaners. In vacuum cleaners, the optimal methods for air purification that exist at the moment are implemented. The advantages of vacuum cleaners are primarily in the compactness and mobility of the product and, therefore, in the ability to quickly respond to the aggression that has occurred in the atmosphere, but they work for a relatively short time (1-2 hours). The deepest level of air purification is provided in liquid-type vacuum cleaners.

Известно, например, устройство по патенту RU 2018258, A47L 9/18, 1994, работающее как жидкостной фильтр пылесоса. Устройство содержит две камеры с жидкостью. Одна камера служит для грубой очистки воздуха, а вторая служит для тонкой, завершающей стадии очистки воздуха. Основное достоинство таких фильтров в их практичности и удобстве пользовании. Недостаток - в их недостаточно высокой степени очистки.It is known, for example, the device according to patent RU 2018258, A47L 9/18, 1994, operating as a liquid filter of a vacuum cleaner. The device contains two chambers with liquid. One chamber serves for rough air purification, and the second serves for a thin, final stage of air purification. The main advantage of such filters is their practicality and ease of use. The disadvantage is in their insufficiently high degree of purification.

Известно, например, устройство по патенту RU 2228134, A47L 9/18, 2003, которое включает практически все известные на сегодня достоинства жидкостных пылесосов.It is known, for example, the device according to patent RU 2228134, A47L 9/18, 2003, which includes almost all currently known advantages of liquid vacuum cleaners.

Особенностью пылесоса является то, что он может работать в качестве воздухоочистителя в непрерывном режиме при подсоединении его к водной магистрали и канализации или к отстойнику.A feature of the vacuum cleaner is that it can operate as an air purifier in a continuous mode when connected to a water main and sewage system or to a sump.

Этот пылесос содержит корпус, в котором встроены два жидкостных фильтра грубой и тонкой очистки воздуха. В нижней части корпуса пылесоса имеется специальный сосуд, который является пылесборником. Для работы в сосуд наливают воду или жидкость, возможно заранее отфильтрованную, дезодорированную, с ароматическими маслами.This vacuum cleaner contains a housing in which two liquid coarse and fine air filters are integrated. In the lower part of the body of the vacuum cleaner there is a special vessel, which is a dust collector. To work, water or liquid is poured into the vessel, possibly pre-filtered, deodorized, with aromatic oils.

Засасываемый грязный воздух равномерно распределяется над жидкостью по кольцевой поверхности под крышей изгиба и с небольшим разрежением внутри пылесоса, воздух барботирует (пузырьковый эффект), оставляя при этом крупные и средние частицы грязи на дне сосуда. Интенсивность барботажа пропорциональна полезной мощности вентилятора. Далее воздух направляется к центробежному фильтру. Центробежный фильтр тонкой очистки жестко закреплен на выходном валу электродвигателя. Вращение с большой частотой (до 20000 об/мин) создает над поверхностью воды воздушно-водяную смесь, в которой мельчайшие капли воды смачивают и захватывают частицы пыли. Одновременно центробежный фильтр в верхней своей части обеспечивает сепарацию воды и воздуха. Выходящий из центробежного жидкостного фильтра воздух обеспечивает отвод выделяемой при работе электродвигателя тепловой энергии. Затем после НЕРА-фильтра воздух возвращается уже очищенным и увлажненным в помещение. В целом суть механизма очистки заключается в максимальном увеличении поверхности контакта воздуха с водной средой.The sucked-in dirty air is evenly distributed over the liquid along the annular surface under the bend roof and with a small vacuum inside the vacuum cleaner, the air sparges (bubble effect), leaving large and medium particles of dirt at the bottom of the vessel. The bubbling intensity is proportional to the useful power of the fan. Next, the air goes to a centrifugal filter. The centrifugal fine filter is rigidly fixed to the output shaft of the electric motor. Rotation with a high frequency (up to 20,000 rpm) creates an air-water mixture above the water surface in which the smallest drops of water moisten and capture dust particles. At the same time, a centrifugal filter in its upper part ensures the separation of water and air. The air leaving the centrifugal liquid filter ensures the removal of thermal energy released during the operation of the electric motor. Then, after the HEPA filter, the air returns already cleaned and moistened to the room. In general, the essence of the cleaning mechanism is to maximize the contact surface of air with the aqueous medium.

Однако такой способ создания воздушно-водяной смеси и устройства на их основе имеет, по крайней мере, два недостатка.However, this method of creating an air-water mixture and a device based on them has at least two disadvantages.

Во-первых, этот процесс достаточно энергоемкий, поскольку он вовлекает в оборот относительно большую массу воды с большой кинетической энергией.Firstly, this process is quite energy-intensive, since it involves a relatively large mass of water with high kinetic energy.

Во-вторых, задачу очистки воздуха от аэрозолей этот процесс все же достаточно глубоко не решает (сепараторный фильтр задерживает примерно 99,95% наличной пыли). Для решения многих специальных задач очистки (защита от боевых ОВ, диоксинов, вирусов, радиоактивных аэрозолей) требуется более глубокая степень очистки воздуха. Поэтому на конечной стадии в пылесосах приходится дополнительно ставить НЕРА-фильтр (High Efficiency Participate Air), кроме того, удерживающим аэрозоли инертных к воде веществ (гидрофобных частиц). Пылесосы с НЕРА-фильтром задерживают до 99,99% наличной пыли. Другим достоинством НЕРА-фильтра, кроме эффективной очистки, является его компактность.Secondly, this process still does not solve the problem of cleaning air from aerosols deeply (a separator filter retains approximately 99.95% of the available dust). To solve many special cleaning tasks (protection against military agents, dioxins, viruses, radioactive aerosols), a deeper degree of air purification is required. Therefore, at the final stage in vacuum cleaners, an HEPA filter (High Efficiency Participate Air) has to be additionally installed, in addition, holding aerosols of substances inert to water (hydrophobic particles). Vacuum cleaners with a HEPA filter hold up to 99.99% of the available dust. Another advantage of the HEPA filter, in addition to efficient cleaning, is its compactness.

К недостаткам НЕРА-фильтра следует отнести следующее.The disadvantages of the HEPA filter include the following.

НЕРА-фильтр относится к числу дорогих и дефицитных расходуемых материалов. Практически невозможен оперативный контроль степени их загрязнения. В процессе работы в его объеме происходит накопление вредных веществ и сохраняется возможность последующего неконтролируемого обратного сброса части этих вредных веществ в атмосферу. В условиях агрессивной среды такой фильтр становится элементом разового использования.The HEPA filter is an expensive and scarce consumable. It is almost impossible to quickly monitor the degree of contamination. In the process of work, the accumulation of harmful substances occurs in its volume and the possibility of subsequent uncontrolled reverse discharge of some of these harmful substances into the atmosphere remains. In an aggressive environment, such a filter becomes an element of one-time use.

При использовании пылесоса как воздухоочистителя сам способ очистки воздуха не меняется, поэтому он не пригоден для защиты от агрессивной пыли.When using a vacuum cleaner as an air purifier, the method of air purification itself does not change, therefore it is not suitable for protection against aggressive dust.

Задачей изобретения является создание устройства для очистки воздуха от агрессивных аэрозолей, исключающего необходимость использования дорогих и дефицитных расходуемых материалов.The objective of the invention is to provide a device for cleaning air from aggressive aerosols, eliminating the need for expensive and scarce consumables.

Решение поставленной задачи достигается использованием предлагаемого устройства для очистки воздуха от аэрозолей, включающего по направлению воздушного потока смеситель барботажного типа с жидкостью, центрифугу и электродвигатель с вентилятором, отличающегося тем, что оно дополнительно содержит батарею циклонов малого диаметра, электрохолодильник, работающий на основе охлаждающего эффекта Пельтье, и конденсатор, работающий по принципу обратного холодильника, причем основные элементы устройства расположены в следующей последовательности по направлению воздушного потока: батарея циклонов малого диаметра для предварительной грубой очистки всасываемого воздуха, электродвигатель с вентилятором, барботажный смеситель воздуха с водой, содержащей дозированное количество поверхностно-активного вещества, конденсатор влаги с обратным ее сливом в смеситель, электрохолодильник, горячая сторона которого контактирует с жидкой фазой смесителя, а его холодная сторона служит для дальнейшего охлаждения воздушного потока после барботажного этапа очистки, сборник конденсата и центрифуга как сепаратор для отделения капель влаги из потока воздуха.The solution to this problem is achieved by using the proposed device for cleaning air from aerosols, including in the direction of air flow a bubbler type mixer with a liquid, a centrifuge and an electric motor with a fan, characterized in that it additionally contains a small-diameter cyclone battery, an electric refrigerator based on the Peltier cooling effect , and a condenser operating on the principle of a reflux condenser, with the main elements of the device located in the following air flow direction: a small-diameter cyclone battery for preliminary rough cleaning of intake air, an electric motor with a fan, a bubbler air-water mixer containing a dosed amount of surfactant, a moisture condenser with its return drain to the mixer, an electric refrigerator, the hot side of which is in contact with the liquid phase of the mixer, and its cold side serves for further cooling of the air flow after the bubbling cleaning step, condensate collector and as a centrifuge separator for separating the water droplets from the air stream.

Сущность данного изобретения как технического решения выражается в совокупности следующих существенных признаков.The essence of this invention as a technical solution is expressed in the aggregate of the following essential features.

Первым существенным признаком, характеризующим предлагаемое устройство, является включение батареи циклонов малого диаметра с отстойником для временного сбора и хранения грубой пыли в схему устройства. Батарея циклонов обеспечивает «сухую стадию» очистки в начале процесса. На этой стадии убирается до 90% по массе всей наличной пыли. Главное, убирается самая грубая пыль, способная помешать ходу дальнейшего процесса. Это обстоятельство значительно упрощает дальнейшую очистку воздуха в предлагаемом устройстве. Оно позволяет избежать возможности попадания воды в электродвигатель (электродвигатель расположен до жидкостного фильтра).The first significant feature that characterizes the proposed device is the inclusion of a battery of small diameter cyclones with a sump for temporary collection and storage of coarse dust in the device circuit. The cyclone battery provides a “dry stage” of cleaning at the beginning of the process. At this stage, up to 90% by weight of all available dust is removed. Most importantly, the coarsest dust is removed, which can interfere with the progress of the further process. This fact greatly simplifies further air purification in the proposed device. It avoids the possibility of water getting into the electric motor (the electric motor is located up to the liquid filter).

Вторым существенным признаком, характеризующим предлагаемое устройство, является использование жидкой фазы в смесителе барботажного типа с дозированным вводом моющих веществ, т.е. поверхностно-активных веществ (ПАВ). В случае применения ПАВ очистка воздуха направляется по принципиально иному механизму очистки, механизму «стирки воздуха».The second essential feature characterizing the proposed device is the use of a liquid phase in a bubbler type mixer with a dosed input of detergents, i.e. surface active substances (surfactants). In the case of the use of surfactants, air purification is sent according to a fundamentally different cleaning mechanism, the “air wash” mechanism.

Пыль воздуха (особенно бытовая пыль) содержит в своем составе примерно 10-20% пыли, обладающей гидрофобными свойствами. Большая часть таких частиц имеет на своей поверхности жировую пленку. Частицы такой пыли не смачиваются водой (а часть пыли, обладающей природной гидрофобностью, не смачиваются и паром) и, следовательно, остаются в потоке воздуха. Именно по этой причине большинство производимых пылесосов имеет в своем составе НЕРА-фильтр. До своего нижнего предела (примерно 0,3 мкм) НЕРА-фильтр их задерживает.Air dust (especially household dust) contains about 10-20% of dust with hydrophobic properties. Most of these particles have a greasy film on their surface. Particles of such dust are not wetted by water (and part of the dust, which has natural hydrophobicity, is not wetted by steam) and, therefore, remain in the air stream. For this reason, the majority of vacuum cleaners manufactured include an HEPA filter. To its lower limit (approximately 0.3 μm), the HEPA filter delays them.

Суть механизма заключается в первоначальном смачивании всех частиц пыли, в частности устранении жировой пленки. Пыль, обладающая природной гидрофобностью, с помощью ПАВ проходит стадию гидрофилизации. Гидрофильная (смоченная) частица пыли или сразу и необратимо переходит в раствор, или, если частица находится в газовой фазе, она обрастает водной оболочкой и, таким образом, укрупняется. Конденсации влаги на гидрофобной (несмоченной) частице не происходит. Каждая капелька тумана содержит в качестве зародыша смоченную частицу пыли.The essence of the mechanism is the initial wetting of all dust particles, in particular the elimination of the grease film. Dust with natural hydrophobicity, with the help of surfactants passes the stage of hydrophilization. A hydrophilic (wetted) dust particle either immediately and irreversibly passes into the solution, or, if the particle is in the gas phase, it is surrounded by an aqueous shell and, thus, coarsens. Moisture condensation on a hydrophobic (non-wetted) particle does not occur. Each droplet of mist contains a wetted particle of dust as a nucleus.

Третьим существенным признаком, характеризующим предлагаемое фильтрующее устройство, является наличие конденсатора влаги после смесителя. Конденсатор влаги работает по типу обратного холодильника для первичного сброса тепла в окружающую среду.The third significant feature that characterizes the proposed filtering device is the presence of a moisture condenser after the mixer. The moisture condenser works like a return cooler for the primary discharge of heat into the environment.

За счет конденсации на них водяных паров частицы пыли значительно (на порядки) укрупняются. Соответствующее увеличение массы и размеров частиц значительно упрощает их дальнейшее извлечение из воздушной среды (дает возможность использования инерционного способа отделения).Due to condensation of water vapor on them, dust particles are significantly (by orders of magnitude) enlarged. A corresponding increase in the mass and size of particles greatly simplifies their further extraction from the air (makes it possible to use an inertial separation method).

Четвертым существенным признаком, характеризующим предлагаемое устройство, является наличие электроохлаждающего устройства Пельтье. Горячая (теплоотдающая) сторона холодильника служит для подогрева воды в смесителе барботажного типа, а холодная сторона холодильника служит для охлаждения воздуха на конечной стадии его очистки.The fourth significant feature that characterizes the proposed device is the presence of an electro-cooling Peltier device. The hot (heat-releasing) side of the refrigerator is used to heat water in a bubbler type mixer, and the cold side of the refrigerator is used to cool air at the final stage of its purification.

Пятым существенным признаком, характеризующим предлагаемое устройство, является взаимное расположение элементов по направлению воздушного потока. В частности, оно увязывает работу батареи циклонов с работой электродвигателя, который расположен сразу после батареи циклонов. Это позволяет использовать тепло охлаждения двигателя на нагрев воздушного потока с последующей передачей этого тепла жидкой среде (экономия энергии). Второй момент состоит в пространственном разделении сфер конденсации влаги и сепарации фаз. Это резко сокращает энергетические затраты на работу центрифуги.The fifth essential feature characterizing the proposed device is the relative position of the elements in the direction of air flow. In particular, it links the operation of the cyclone battery with the operation of the electric motor, which is located immediately after the cyclone battery. This allows the engine cooling heat to be used to heat the air stream, followed by the transfer of this heat to the liquid medium (energy saving). The second point is the spatial separation of the spheres of moisture condensation and phase separation. This dramatically reduces the energy costs of the centrifuge.

Непосредственное расположение сепарирующего устройства над поверхностью воды (пат. RU 2228134) вовлекает в кругооборот большую массу (m) воды и в соответствии с известной формулой для кинетической энергии W=mV2/2 требует значительного энергопотребления. Основное назначение этого сепарирующего устройства состояло в максимальном развитии поверхности контакта воздуха и воды. Назначение центрифуги в предлагаемом фильтре принципиально другое. Оно состоит только в извлечении уносимых капель воды из воздушного потока, что на порядок сокращает энергопотребление. Совокупность углубленного охлаждения (образования капель тумана) воздуха и последующего инерционного отделения капель из потока на порядок повышает качество очистки воздуха.The direct arrangement of the separation device above the water surface (Pat. RU 2228134) involves a large mass in rotation (m) of water and in accordance with the known formula for the kinetic energy W = mV 2/2 requires significant energy. The main purpose of this separation device was to maximize the development of the contact surface of air and water. The purpose of the centrifuge in the proposed filter is fundamentally different. It consists only in the removal of entrained water droplets from the air stream, which reduces energy consumption by an order of magnitude. The combination of in-depth cooling (formation of mist droplets) of air and the subsequent inertial separation of droplets from the stream increases the quality of air purification by an order of magnitude.

Каждый из приведенных признаков следует признать существенным и необходимым. Их совокупность обеспечивает достаточность условий для решения поставленной задачи.Each of the above signs should be recognized as essential and necessary. Their combination provides sufficient conditions for solving the task.

Достигаемый технический результат при использовании предлагаемого устройства очистки воздуха заключается в следующем.The technical result achieved when using the proposed air purification device is as follows.

1. Доля улавливаемой пыли по предлагаемому способу составляет более 99,995%. Глубокая степень очистки воздуха в значительной степени обеспечивается реализацией в данном способе принципиально иного механизма очистки воздуха. Устройство обеспечивает условия для удаления всех, в том числе изначально гидрофобных частиц, за счет высокой эффективности смачивания частиц.1. The proportion of dust captured by the proposed method is more than 99.995%. A deep degree of air purification is largely ensured by the implementation in this method of a fundamentally different mechanism of air purification. The device provides conditions for the removal of all, including initially hydrophobic particles, due to the high efficiency of wetting the particles.

Нижний предел размера удаляемых устройством частиц не ограничен (для сравнения размер улавливаемых частиц для НЕРА-фильтра ограничен и составляет более 0,3 мкм). Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает более глубокую степень очистки воздуха, чем пылесос с НЕРА-фильтром.The lower limit of the size of the particles removed by the device is not limited (for comparison, the size of the captured particles for the HEPA filter is limited and is more than 0.3 μm). Thus, the proposed device provides a deeper degree of air purification than a vacuum cleaner with a HEPA filter.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить из обращения НЕРА-фильтр как расходуемый конструктивный элемент, т.е. обеспечивает решение поставленной задачи.Thus, the proposed device allows you to exclude from circulation HEPA filter as an expendable structural element, i.e. provides a solution to the problem.

2. Устройство повышает надежность и долговременность работы фильтра. Повышение надежности и долговременности работы фильтра (сохранности его работы) в значительной степени обеспечивается введением предварительной стадии «сухой очистки», реализуемой с помощью батареи циклонов. Это обеспечивает практическую независимость фильтра к качественной и количественной стороне пыли (обеспечивает повышенную «всеядность» фильтра). Качество проведения предыдущей стадии всегда существенно сказывается на качестве дальнейшей работы изделия.2. The device increases the reliability and durability of the filter. Improving the reliability and durability of the filter (the safety of its operation) is largely ensured by the introduction of the preliminary stage of "dry cleaning", implemented using a battery of cyclones. This ensures the practical independence of the filter to the qualitative and quantitative side of the dust (provides increased "omnivorous" filter). The quality of the previous stage always significantly affects the quality of further work of the product.

3. Устройство упрощает процесс утилизации отходов и повышает его безопасность. Практика применения любых устройств очистки воздуха приводит к выводу о необходимости совершенства операции утилизации сконцентрированных отходов очистки, в части простоты и чистоты процесса утилизации отходов, заключающихся в отсутствии обратного сброса части пыли и минимуме конечных операций. Это важный момент эксплуатации многократно используемых устройств. Простота и чистота процесса утилизации отходов в значительной степени обеспечиваются в устройстве разделением возможного слива отработанного раствора и сбрасыванием твердых отходов в специальный контейнер. Обратный выброс части пыли при очистке фильтра исключен.3. The device simplifies the process of waste disposal and increases its safety. The practice of using any air purification devices leads to the conclusion that it is necessary to perfect the operation of concentrated waste treatment, in terms of simplicity and cleanliness of the waste disposal process, which consists in the absence of a reverse discharge of some dust and a minimum of final operations. This is an important point in operating reusable devices. The simplicity and cleanliness of the waste disposal process is largely provided in the device by separating the possible discharge of the spent solution and dumping solid waste into a special container. Reverse emission of part of the dust during filter cleaning is excluded.

4. Устройство обеспечивает удаление пыли как при очистке воздуха, так и при уборке помещения.4. The device provides dust removal both when cleaning the air, and when cleaning the room.

Схема предлагаемого устройства показана на чертеже.A diagram of the proposed device is shown in the drawing.

Устройство для очистки включает батарею циклонов 1 малого диаметра с отстойником 2 для временного сбора и хранения грубой пыли. Отстойник 2 содержит решетку 3 для отделения грубой пыли от жидкой фазы при утилизации отходов и вентиль для слива. Для создания вакуума на входе 4 воздуха имеется электродвигатель с вентилятором 5. Далее устройство включает барботажный смеситель 6 воздуха с водой, электрохолодильник 7 Пельтье и центрифугу (сепарирующее устройство) 8. Смеситель содержит сетку 9 для дробления потока воздуха и конденсатор 10. Горячая сторона электрохолодильника Пельтье 7 обращена на подогрев воды смесителя, а его холодная сторона служит для охлаждения воздушного потока после барботажного этапа очистки. Сконденсированная влага собирается в сборнике конденсата 11.The cleaning device includes a battery of cyclones 1 of small diameter with a sump 2 for temporary collection and storage of coarse dust. The sump 2 contains a grate 3 for separating coarse dust from the liquid phase during waste disposal and a drain valve. To create a vacuum at the air inlet 4, there is an electric motor with a fan 5. Further, the device includes a bubbler mixer 6 of air with water, an electric Peltier 7 and a centrifuge (separating device) 8. The mixer contains a grid 9 for crushing the air flow and a condenser 10. The hot side of the Peltier electric refrigerator 7 is directed to heating the water of the mixer, and its cold side serves to cool the air flow after the bubbled cleaning step. Condensed moisture is collected in condensate collector 11.

Устройство работает следующим образом. Первоначально запыленный поток воздуха 4 всасывается с помощью вентилятора 5, работающего от электродвигателя, в батарею циклонов 1 малого диаметра (4-10 штук). С помощью циклонов воздух очищается от грубой пыли (в целом примерно на 90-96% по массе). Грубая пыль (размер частиц более 5-10 мкм) оседает в отстойнике 2, как в ловушке. Такая батарея циклонов на входе воздушного потока применяется, например, в пылесосах Dyson. Относительно очищенный и сухой воздух «омывает» и охлаждает электродвигатель. При этом поток воздуха подогревается примерно до 40-65°C и направляется в смеситель 6 барботажного типа.The device operates as follows. Initially, a dusty stream of air 4 is sucked in by a fan 5 operating from an electric motor into a small diameter cyclone battery 1 (4-10 pieces). Using cyclones, the air is cleaned of coarse dust (generally about 90-96% by weight). Coarse dust (particle size greater than 5-10 microns) settles in settler 2, as in a trap. Such a cyclone battery at the airflow inlet is used, for example, in Dyson vacuum cleaners. Relatively cleaned and dry air “washes” and cools the electric motor. In this case, the air flow is heated to approximately 40-65 ° C and sent to the mixer 6 bubbler type.

На второй стадии очистки воздуха главное, что должно быть обеспечено при контакте воздуха с водой - смачивание поверхности частицы. Смоченная частица уже необратимо остается в воде. Для эффективного смачивания частиц пыли необходимы нагрев воды (не более 90°C), который обеспечивается со стороны горячей поверхности электрохолодильника Пельтье 7, и присутствие поверхностно-активных веществ (обычного стирального порошка). Пыль, обладающая природной гидрофобностью, с помощью ПАВ проходит стадию гидрофилизации. На второй стадии воздух очищается от частиц размером до 0,1 мкм. На этой стадии очистки удаляется примерно 90-95% поступающей в смеситель 6 наличной пыли. Тем не менее часть пыли, заключенная в воздушных пузырьках, проходит через барботажный смеситель через сетку 9. При этом обработка средствами ПАВ первоначально нагретых частиц продолжается в газовой фазе в конденсаторе 10.At the second stage of air purification, the main thing that should be ensured when air is in contact with water is wetting the surface of the particle. The wetted particle already remains irreversibly in the water. Effective wetting of dust particles requires water heating (not more than 90 ° C), which is provided by the hot surface of the Peltier 7 electric refrigerator, and the presence of surface-active substances (ordinary washing powder). Dust with natural hydrophobicity, with the help of surfactants passes the stage of hydrophilization. In the second stage, the air is cleaned of particles up to 0.1 microns in size. At this stage of cleaning, approximately 90-95% of the available dust entering the mixer 6 is removed. Nevertheless, part of the dust contained in the air bubbles passes through the bubbler mixer through the grid 9. In this case, the treatment with the surfactant particles of initially heated particles continues in the gas phase in the condenser 10.

На следующей стадии воздух охлаждается в конденсаторе примерно до температуры среды (на 3-6 градусов выше) и оставшиеся частицы пыли всех размеров становятся ядрами конденсации водяных паров. Укрупнение частиц в форме капель тумана далее еще более усиливается с понижением температуры при контакте воздуха с холодной поверхностью электрохолодильника 7 (температура холодной поверхности примерно минус 6-10°C). В целом частицы пыли, таким образом, укрупняются в размерах и массе, по крайней мере, на 1-1,5 порядка. Именно такое укрупнение частиц определяет конечную эффективность очистки по изложенному механизму работы фильтра. Сконденсированная вода поступает в сборник 11.In the next stage, the air is cooled in the condenser to approximately the temperature of the medium (3-6 degrees higher) and the remaining dust particles of all sizes become nuclei of condensation of water vapor. The enlargement of particles in the form of mist droplets is further enhanced with decreasing temperature upon contact of air with the cold surface of the electric refrigerator 7 (cold surface temperature is about minus 6-10 ° C). In general, dust particles are thus enlarged in size and mass by at least 1-1.5 orders of magnitude. It is this enlargement of particles that determines the final cleaning efficiency according to the filter mechanism described above. Condensed water enters the tank 11.

В таком уже охлажденном состоянии воздух вводится в центрифугу (сепарирующее устройство) 8, где и производится окончательное эффективное отделение частиц тумана с частицами пыли из воздушного потока. На этой стадии обработки воздуха эффективно устраняется и возможное присутствие ПАВ, легко обнаруживаемое по запаху.In such an already cooled state, air is introduced into a centrifuge (separating device) 8, where the final effective separation of fog particles with dust particles from the air stream is performed. At this stage of air treatment, the possible presence of surfactants that are easily detectable by smell is also effectively eliminated.

Введение в конструкцию устройства электрохолодильника позволяет повысить не только степень очистки, но и уровень управления процессом очистки воздуха, что не менее важно. Фактически холодильник является инструментом реализации изложенного выше механизма стирки. Введение стадии охлаждения позволяет также дополнительно подсушивать воздух на выходе. Уровень нагрева воды в смесителе и степень охлаждения воздуха (примерно на 1-3 градуса ниже температуры среды) холодильником определяются из необходимой степени очистки воздуха. Таким образом, обеспечивается необходимая экономия расхода электроэнергии. Энергопотребление процесса уборки пыли сохраняется на уроне обычного пылесоса.Introduction to the design of the device of an electric refrigerator allows you to increase not only the degree of purification, but also the level of control of the air purification process, which is no less important. In fact, the refrigerator is a tool for implementing the above washing mechanism. The introduction of the cooling stage also allows you to further dry the air at the outlet. The level of heating water in the mixer and the degree of air cooling (about 1-3 degrees below the temperature of the medium) by the refrigerator are determined from the required degree of air purification. This ensures the necessary savings in energy consumption. The energy consumption of the dust cleaning process is saved on the damage of a conventional vacuum cleaner.

На практике оптимизация конструкции и ее энергетические затраты будут определяться конкретным применением. При уборке пыли (кратковременная работа устройства в режиме пылесоса) энергопотребление устройства будет максимальным. При очистке воздуха (непрерывная работа устройства в режиме воздухоочистителя) энергопотребление устройства будет минимальным. В последнем варианте батарея циклонов временно выключается из работы (размер частиц витающей пыли менее 1-3 мкм), а само устройство подсоединяется к водной магистрали и канализации или к отстойнику.In practice, design optimization and its energy costs will be determined by the specific application. When dusting (short-term operation of the device in vacuum mode), the power consumption of the device will be maximum. When cleaning air (continuous operation of the device in air purifier mode), the power consumption of the device will be minimal. In the latter case, the cyclone battery is temporarily shut down from operation (particle size of the floating dust is less than 1-3 microns), and the device itself is connected to the water main and sewage system or to the sump.

Очистка устройства после окончания его работы состоит в сливе всего раствора в отстойник 2. Вся пыль в отстойнике смачивается. При этом пыль, прошедшую через сетку 3 отстойника, сливают в канализацию, а наиболее крупную увлажненную пыль, оставшуюся на сетке, стряхивают в контейнер твердых отходов. Таким образом, реализуется раздельная утилизация жидких и твердых отходов и обратный сброс части пыли в атмосферу среды исключается. Такая утилизация отходов упрощает процесс и обеспечивает безопасность утилизации отходов.Cleaning the device after the end of its operation consists in draining the entire solution into the sump 2. All the dust in the sump is wetted. In this case, the dust passing through the mesh 3 of the sump is drained into the sewer, and the largest moistened dust remaining on the mesh is shaken off into the solid waste container. Thus, separate disposal of liquid and solid wastes is realized and the reverse discharge of part of the dust into the atmosphere is excluded. Such waste disposal simplifies the process and ensures the safety of waste disposal.

Работоспособность всех элементов устройства в отдельности и системы в целом определена и подтверждена опытно.The performance of all elements of the device separately and the system as a whole is determined and verified experimentally.

Доля улавливаемой пыли устройством составляет не менее 99,995%, размер улавливаемых частиц составляет более 0,02 мкм (для сравнения размер улавливаемых частиц для НЕРА-фильтра составляет более 0,3 мкм).The fraction of dust collected by the device is not less than 99.995%, the size of the captured particles is more than 0.02 μm (for comparison, the size of the captured particles for the HEPA filter is more than 0.3 μm).

Claims (1)

Устройство для очистки воздуха от аэрозолей, включающее смеситель с водой, центрифугу и электродвигатель с вентилятором, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит батарею циклонов, электрохолодильник, работающий на основе охлаждающего эффекта Пельтье, и конденсатор, работающий по принципу обратного холодильника, причем основные элементы устройства расположены в следующей последовательности по направлению воздушного потока: батарея циклонов для предварительной грубой очистки всасываемого воздуха, электродвигатель с вентилятором, барботажный смеситель воздуха с водой, содержащей дозированное количество поверхностно-активного вещества, конденсатор влаги с обратным ее сливом в смеситель, электрохолодильник, горячая сторона которого контактирует с жидкой фазой смесителя, а его холодная сторона служит для дальнейшего охлаждения воздушного потока после барботажного этапа очистки, сборник конденсата и центрифуга как сепаратор для отделения капель влаги из потока воздуха. A device for cleaning air from aerosols, including a mixer with water, a centrifuge and an electric motor with a fan, characterized in that it further comprises a cyclone battery, an electric refrigerator operating on the basis of the Peltier cooling effect, and a condenser operating on the principle of an inverse refrigerator, the main elements of the device are located in the following sequence in the direction of air flow: a cyclone battery for preliminary rough cleaning of intake air, an electric motor with a fan orom, a bubbler air mixer with water containing a dosed amount of a surfactant, a moisture condenser with its return drain to the mixer, an electric refrigerator, the hot side of which is in contact with the liquid phase of the mixer, and its cold side serves to further cool the air stream after the bubbler stage of cleaning condensate collector and centrifuge as a separator for separating moisture drops from the air stream.
RU2013157680/05A 2013-12-24 2013-12-24 Device for air cleaning of aerosols RU2565000C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013157680/05A RU2565000C2 (en) 2013-12-24 2013-12-24 Device for air cleaning of aerosols

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013157680/05A RU2565000C2 (en) 2013-12-24 2013-12-24 Device for air cleaning of aerosols

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013157680A RU2013157680A (en) 2015-06-27
RU2565000C2 true RU2565000C2 (en) 2015-10-10

Family

ID=53497300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013157680/05A RU2565000C2 (en) 2013-12-24 2013-12-24 Device for air cleaning of aerosols

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565000C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228134C1 (en) * 2003-02-26 2004-05-10 Криман Борис Аркадьевич Automatic vacuum cleaner with two liquid filters used for dry and wet cleaning of rooms
US20050252179A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 Jang-Keun Oh Multi cyclone vessel dust collecting apparatus for vacuum cleaner
US7744668B2 (en) * 2007-11-05 2010-06-29 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Multi-cyclone dust separating apparatus of vacuum cleaner
US7867308B2 (en) * 2006-12-15 2011-01-11 G.B.D. Corp. Cyclonic array such as for a vacuum cleaner
US7988756B2 (en) * 2006-07-12 2011-08-02 Japan Cooperation Ctr., Petroleum Gas-solid separator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228134C1 (en) * 2003-02-26 2004-05-10 Криман Борис Аркадьевич Automatic vacuum cleaner with two liquid filters used for dry and wet cleaning of rooms
US20050252179A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 Jang-Keun Oh Multi cyclone vessel dust collecting apparatus for vacuum cleaner
US7988756B2 (en) * 2006-07-12 2011-08-02 Japan Cooperation Ctr., Petroleum Gas-solid separator
US7867308B2 (en) * 2006-12-15 2011-01-11 G.B.D. Corp. Cyclonic array such as for a vacuum cleaner
US7744668B2 (en) * 2007-11-05 2010-06-29 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Multi-cyclone dust separating apparatus of vacuum cleaner

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013157680A (en) 2015-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2466085A2 (en) Centrifugal, wet-type air cleaner
US20140182453A1 (en) Centrifugal wet type cleaner
CN106196280A (en) A kind of self-purification type air purifier
CN211303447U (en) Device for cleaning an air flow
JP5068698B2 (en) Cement kiln extraction gas processing system and processing method
RU2565000C2 (en) Device for air cleaning of aerosols
JP4070097B2 (en) Optical fiber manufacturing process exhaust gas processing apparatus and processing method
JPH1057835A (en) Collecting device for oily fume
JP2008142670A (en) Electrical dust collector and drying control method of electrical dust collector
JP3260345B2 (en) Exhaust gas containing dust
CN203764062U (en) Multi-stage dust remover
JP2000317349A (en) Cyclone dust collector and air cycle system using the same
US20050142052A1 (en) Method and apparatus to remove particulates from a gas stream
JP4744846B2 (en) Gas processing apparatus and cleaning method thereof
JP2017121617A (en) Large-sized air purifying system for pm2.5 coping plant or the like
JPS5842799Y2 (en) Coil antifreeze treatment equipment
JP2010155225A (en) Apparatus for recovering coating material mist in coating apparatus
JP3321569B2 (en) Method and apparatus for treating fatty acid fine particles in exhaust gas
CN211612085U (en) Mobile venturi wet dust collector
CN203249337U (en) Industrial environment indoor air purifier
CN212914850U (en) Defogging device
CN210786660U (en) Wet dust collector
CN116532241B (en) High-temperature oil smoke waste gas treatment system and treatment method
CN219984246U (en) Stainless steel spray tower
JPH07100415A (en) Aqueous coating mist removing apparatus

Legal Events

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

Effective date: 20161225