RU2778104C1 - Local exhaust ventilation suction flare extension device - Google Patents

Local exhaust ventilation suction flare extension device Download PDF

Info

Publication number
RU2778104C1
RU2778104C1 RU2021129448A RU2021129448A RU2778104C1 RU 2778104 C1 RU2778104 C1 RU 2778104C1 RU 2021129448 A RU2021129448 A RU 2021129448A RU 2021129448 A RU2021129448 A RU 2021129448A RU 2778104 C1 RU2778104 C1 RU 2778104C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diffuser
suction
ventilation
flow
cylindrical section
Prior art date
Application number
RU2021129448A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Чохар
Михаил Витальевич Филиппов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2778104C1 publication Critical patent/RU2778104C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: ventilation technology.
SUBSTANCE: invention relates to ventilation technology and can be used for local remote removal of harmful gases and fine aerosol near the source of their release, in particular in welding, soldering, painting, in the process of packaging powders, in electroplating, etc. The device for extending the suction torch of local exhaust ventilation contains a housing with a suction pipe coaxially placed in it, having a receiving opening at the cut, and a diffuser associated with it, located at the level of the cut of the suction pipe from the side of its receiving opening, while the walls of the diffuser have a bend with a radius of curvature Rd = γRc, where Rc is the hull radius; 0.3 < γ < 1.2 bend shape factor. The body of the device is composite and includes an annular cylindrical section arranged in series with a tangential inlet pipe, a tapering transitional annular conical section and an annular cylindrical section associated with a profiled diffuser, the opening angle of which is 90° < β < 180°.
EFFECT: increase in elongation of the suction torch for local exhaust ventilation.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к вентиляционной технике и может быть использовано для локального дистанционного удаления вредных газов и мелкодисперсного аэрозоля вблизи источника их выделения, в частности при сварке, пайке, покраске, в процессе расфасовки порошков, в гальванопроизводстве и т.п. The invention relates to ventilation technology and can be used for local remote removal of harmful gases and fine aerosol near the source of their release, in particular in welding, soldering, painting, in the process of packaging powders, in electroplating, etc.

Актуальной проблемой на промышленных предприятиях является очистка рабочих мест от загрязнений воздушной среды газами, дымом или пылью. Наиболее эффективными способами вентиляции признаются способы удаления вредных газообразных эмиссий вблизи источника их выделения, что предотвращает распространение загрязнений по всему помещению и уменьшаются затраты на общеобменную вентиляцию.An urgent problem in industrial enterprises is the cleaning of workplaces from air pollution by gases, smoke or dust. The most effective methods of ventilation are methods of removing harmful gaseous emissions near the source of their release, which prevents the spread of pollution throughout the room and reduces the cost of general ventilation.

Известен недостаток всасывающего факела, формируемого стандартной вентиляционной воронкой. Хорошо известно, что в таком течении скорость воздушного потока падает обратно квадрату расстояния от входа в апертуру воронки. Простая модель точечного стока предсказывает указанную закономерность затухания скорости вытяжки и, соответственно, объясняет относительно короткую длину всасывающего факела, создаваемого при вытяжке загрязненного воздуха через воронку. There is a known disadvantage of the suction torch formed by a standard ventilation funnel. It is well known that in such a flow the velocity of the air flow falls inversely to the square of the distance from the entrance to the aperture of the funnel. A simple point flow model predicts the indicated pattern of exhaust velocity decay and, accordingly, explains the relatively short length of the suction plume created when polluted air is drawn through the funnel.

Для ряда технологий, таких как сварка, пайка и др. специфика процесса предполагает определенное свободное пространство для выполнения операций, что накладывает ограничения на позиционирование входного элемента вытяжной вентиляционной системы. Например, при электросварке рекомендуется удалять ~ 1000 м3/ч сварочного аэрозоля из области сварочной дуги. При отборе такого потока газа с помощью стандартной воронки, присоединенной к вытяжному патрубку диаметром 160 мм, образуется устойчивая зона захвата сварочного аэрозоля лишь на расстоянии менее 0,5 м вдоль оси от входа в воронку. Принимая во внимание масштаб длины руки оператора (~ 0,6 м) можно заключить, что для обеспечения свободной работы электросварщика всасывающий элемент вытяжной вентиляции должен быть установлен на расстоянии 1 - 1,2 м.For a number of technologies, such as welding, soldering, etc., the specifics of the process require a certain free space for performing operations, which imposes restrictions on the positioning of the input element of the exhaust ventilation system. For example, in electric welding, it is recommended to remove ~ 1000 m 3 /h of welding aerosol from the area of the welding arc. When such a gas flow is taken using a standard funnel connected to an exhaust pipe with a diameter of 160 mm, a stable welding aerosol capture zone is formed only at a distance of less than 0.5 m along the axis from the funnel inlet. Taking into account the scale of the length of the operator's arm (~ 0.6 m), it can be concluded that in order to ensure the free operation of the electric welder, the suction element of the exhaust ventilation must be installed at a distance of 1 - 1.2 m.

Известно применение потоков приточной вентиляции для направления (выталкивания) загрязненного воздуха из области выделения эмиссий к устройству вытяжки [US5063834, 12.11.1991, B08B15/02; US2007272230, 29.11.2007, F24C15/20,F24F7/06,F24F9/00,F26B21/00], тем самым создавая увеличение эффективной дистанции захвата загрязненного воздуха системой локальной вентиляции.It is known to use supply ventilation flows to direct (push) polluted air from the area of emissions to the exhaust device [US5063834, 12.11.1991, B08B15/02; US2007272230, 11/29/2007, F24C15/20, F24F7/06, F24F9/00, F26B21/00], thereby creating an increase in the effective distance of polluted air capture by the local ventilation system.

Недостатком способа ‘выталкивания’ загрязненного воздуха в область непосредственного действия всасывающей воронки или иного устройства вытяжки является необходимость соответствующего пространственного размещения источников струйных потоков приточной вентиляции таким образом, чтобы источник вредных эмиссий располагался между областью действия приточной струи и сферой действия вытяжки. Однако указанное согласованное раздельное размещение взаимодействующих устройств вытяжной и приточной вентиляции во многих случаях не является возможным вследствие ограничений конкретного производственного процесса или специфики пространственного размещения оборудования.The disadvantage of the method of ‘pushing out’ polluted air into the area of direct action of the suction funnel or other exhaust device is the need for an appropriate spatial placement of sources of jet streams of supply ventilation so that the source of harmful emissions is located between the area of the supply jet and the area of operation of the hood. However, the specified coordinated separate placement of interacting devices for exhaust and supply ventilation is in many cases not possible due to the limitations of a particular production process or the specifics of the spatial arrangement of equipment.

Известны устройства локальной вентиляции, в которых средства вытяжной и приточной вентиляции сосредоточены в едином агрегате [US20070202791, 30.08.2007, B08B15/00; RU2428635,08.12.2009, F24F 7/06, B08B 15/0; US20100126123, 27.05.2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20; RU2046258, 20.06.1992, F24F 7/06, B08B 15/00]. В изобретениях решается задача улучшения условий труда путем повышения эффективности удаления вредных веществ за счет изменения структуры всасывающего факела локальной вентиляции.Local ventilation devices are known, in which the means of exhaust and supply ventilation are concentrated in a single unit [US20070202791, 30.08.2007, B08B15/00; RU2428635, 08.12.2009, F24F 7/06, B08B 15/0; US20100126123, 05/27/2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20; RU2046258, 06/20/1992, F24F 7/06, B08B 15/00]. The inventions solve the problem of improving working conditions by increasing the efficiency of removing harmful substances by changing the structure of the suction torch of local ventilation.

Анализ этих решений с точки зрения практического применения требует рассмотрения не только оценки безразмерного параметра удлинения всасывающего факела, выраженного в калибрах z/d, где z - дистанция вдоль оси от среза аппарата, d - диаметр канала вытяжки, но и минимизации относительного размера аппарата в радиальном направлении D/d, где D - диаметр всего устройства. An analysis of these solutions from the point of view of practical application requires consideration not only of estimating the dimensionless parameter of the elongation of the suction torch, expressed in calibers z / d, where z is the distance along the axis from the apparatus exit , d is the diameter of the exhaust channel, but also minimizing the relative size of the apparatus in the radial direction D/d, where D is the diameter of the entire device.

В известных технических решениях [US20070202791, 30.08.2007, B08B15/00; RU2428635, 08.12.2009, F24F 7/06, B08B 15/02; US20100126123, 27.05.2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20] периферийный поток приточного воздуха, выходящий из устройств, закручивают с помощью завихрителей различного типа, при этом радиус расположения источника исходящей коаксиальной кольцевой цилиндрической или конусной струи (отклоненной с помощью щелевого дефлектора [US20100126123]) увеличен и составляет 3 - 4 диаметра центрального приемного отверстия вытяжки. Последнее связано с предотвращением непосредственного взаимодействия противоположно направленных потоков и возникновения существенного градиента скорости в радиальном направлении и, соответственно, порождения крупномасштабной турбулентности. In known technical solutions [US20070202791, 08/30/2007, B08B15/00; RU2428635, 08.12.2009, F24F 7/06, B08B 15/02; US20100126123, 05/27/2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20] the peripheral supply air flow leaving the devices is swirled using swirlers of various types, while the radius of the source of the outgoing coaxial annular cylindrical or conical jet (deflected with slotted deflector [US20100126123]) is increased and is 3-4 times the diameter of the central intake hole of the hood. The latter is associated with preventing the direct interaction of oppositely directed flows and the occurrence of a significant velocity gradient in the radial direction and, accordingly, the generation of large-scale turbulence.

Существенным недостатком указанных устройств [US20070202791, 30.08.2007, B08B15/00; RU2428635, 08.12.2009, F24F 7/06, B08B 15/02; US20100126123, 27.05.2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20] для закручивания выходящего периферийного потока приточного воздуха с помощью завихрителей различного типа, является значительное увеличение параметра D/d, т.е. габаритов в радиальном направлении, что существенно ограничивает условия для практического применения этих устройств. Например, относительный размер аппарата в радиальном направлении D/d = 5 для устройств, предложенных в патентах US20070202791 и RU2428635, D/d = 3,5 для варианта № 6 устройства, предложенного в патенте US20100126123.A significant drawback of these devices [US20070202791, 08/30/2007, B08B15/00; RU2428635, 08.12.2009, F24F 7/06, B08B 15/02; US20100126123, 05/27/2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20] to swirl the outgoing peripheral supply air flow using swirlers of various types, is a significant increase in the parameter D / d, i.e. dimensions in the radial direction, which significantly limits the conditions for the practical application of these devices. For example, the relative size of the apparatus in the radial direction D/d = 5 for the devices proposed in patents US20070202791 and RU2428635, D/d = 3.5 for option No. 6 of the device proposed in patent US20100126123.

В устройстве [US20100126123, 27.05.2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20] для удаления кухонного дыма с помощью отклоненных дефлектором по отношению к оси вытяжки струйных потоков приточного воздуха создается воздушная завеса, заменяющая громоздкие вытяжные зонты. Индуцированная циркуляционная ячейка служит для транспортировки кухонного дыма от поверхности плиты в зону непосредственного действия вентилятора вытяжки. In the device [US20100126123, May 27, 2010, B01D45/08, B01D45/16, F24C15/20] for removing kitchen smoke, an air curtain is created with the help of jet streams of supply air deflected by a deflector with respect to the exhaust axis, replacing bulky exhaust hoods. The induced circulation cell is used to transport kitchen smoke from the surface of the stove to the zone of direct action of the hood fan.

Здесь следует заметить, что предложенное в указанном патенте устройство и, особенно, неотъемлемое условие применения устройства над плоскостью, позволяют отнести генерируемую структуру течения к широкому классу течений взаимодействия вихря с плоскостью, включая торнадоподобные течения. Хорошо известно, что наблюдаемый вихревой восходящий поток торнадо порождается существованием материнского облака, поставляющего циркуляцию за счет существования радиального пограничного слоя над плоскостью. Иными словами, описанное в указанном патенте решение предполагает удаление загрязненного воздуха с поверхности (плоскости), причем именно наличие поверхности (плоскости) обеспечивает адекватное функционирование устройства. It should be noted here that the device proposed in the said patent and, especially, the essential condition for using the device above a plane, make it possible to attribute the generated flow structure to a wide class of vortex-plane interaction flows, including tornado-like flows. It is well known that the observed vortex updraft of a tornado is generated by the existence of a parent cloud supplying circulation due to the existence of a radial boundary layer above the plane. In other words, the solution described in the mentioned patent involves the removal of polluted air from the surface (plane), and it is the presence of the surface (plane) that ensures the adequate functioning of the device.

Недостатком устройства также является невозможность безотрывного режима функционирования описанного типа дефлектора, предназначенного для отклонения периферийного потока.The disadvantage of the device is also the impossibility of continuous operation of the described type of deflector designed to deflect the peripheral flow.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство локальной вытяжной вентиляции [патент РФ № 2046258, 20.06.1992, F24F 7/06, B08B 15/00], принятое за прототип. Указанное устройство представляет собой компактный аппарат для вытяжки с увеличенной дистанции (z/d = 6 - 7,5) захвата вредностей из области ее возникновения безотносительно наличия или отсутствия расположенной нормально к устройству плоскости, при этом D/d = 3.The closest in technical essence to the claimed invention is a local exhaust ventilation device [RF patent No. 2046258, 06/20/1992, F24F 7/06, B08B 15/00], taken as a prototype. The specified device is a compact apparatus for extracting from an increased distance (z/d = 6 - 7.5) the capture of harmful substances from the area of its occurrence, regardless of the presence or absence of a plane located normal to the device, while D/d = 3.

Устройство локальной вытяжной вентиляции содержит цилиндрический корпус с коаксиально размещенным в нем всасывающим патрубком, имеющим приемное отверстие на срезе, и с сопряженным с ним диффузором, расположенным на уровне среза всасывающего патрубка со стороны его приемного отверстия, завихритель периферийного потока, расположенный между корпусом и патрубком. Устройство позволяет формировать приточный воздух в экранирующий центральный всасывающий факел закрученный периферийный поток в виде разомкнутой радиальной веерной струи. The local exhaust ventilation device comprises a cylindrical body with a suction pipe coaxially placed in it, having a receiving opening at the cut, and with a conjugated diffuser located at the level of the cut of the suction pipe from the side of its receiving opening, a peripheral flow swirler located between the body and the branch pipe. The device makes it possible to form supply air into a swirling peripheral flow shielding the central suction torch in the form of an open radial fan jet.

Разомкнутость радиальной веерной струи, сформированной из периферийного потока, не позволяет в полной мере реализовать функциональные возможности фокусировки центрального всасывающего факела.The openness of the radial fan jet formed from the peripheral flow does not allow to fully realize the functionality of focusing central suction torch.

Для указанного устройства характерна сложность в изготовлении и монтаже лопаточного завихрителя в корпусе устройства. Кроме того, указанный в схеме устройства профилированный диффузор с углом раскрытия 180° не обеспечивает необходимое условие угла отрыва периферийного потока воздуха для формирования замкнутого режима закрученной струи. This device is characterized by complexity in the manufacture and installation of the bladed swirler in the body of the device. In addition, the profiled diffuser with an opening angle of 180° indicated in the device diagram does not provide the necessary condition for the separation angle of the peripheral air flow for the formation of a closed swirling jet regime.

Таким образом, недостатками известного устройства являются недостаточные эффективность и функциональные возможности.Thus, the disadvantages of the known device are insufficient efficiency and functionality.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании высокоэффективного устройства удлинения всасывающего факела для локальной вытяжной вентиляции. The problem to be solved by the claimed invention is to create a highly efficient device for extending the suction torch for local exhaust ventilation.

Для решения поставленной задачи предложено устройство локальной вытяжной вентиляции. За счет конструктивных особенностей устройства формируют поток приточного воздуха в виде тороидальной циркуляционной области, экранирующей центральный всасывающий факел, и тем самым за счет вовлечения воздуха из приосевой области по направлению вытяжки достичь увеличения длины центрального всасывающего факела.To solve this problem, a device for local exhaust ventilation is proposed. Due to the design features of the device, a supply air flow is formed in the form of a toroidal circulation area that shields the central suction torch, and thereby, due to the entrainment of air from the axial region in the direction of the exhaust, an increase in the length of the central suction torch is achieved.

Согласно изобретению, устройство локальной вытяжной вентиляции содержит корпус с коаксиально размещенным в нем всасывающим патрубком, имеющим приемное отверстие на срезе, и сопряженным с ним диффузором, расположенным на уровне среза всасывающего патрубка со стороны его приемного отверстия, при этом стенки диффузора имеют изгиб с радиусом кривизны Rд= γRк, где Rк - радиус корпуса, γ - коэффициент формы изгиба, 0,3 < γ < 1,2. According to the invention, the local exhaust ventilation device comprises a housing with a suction pipe coaxially placed in it, having an inlet at the cut, and a diffuser associated with it, located at the level of the cut of the suction pipe from the side of its inlet, while the walls of the diffuser have a bend with a radius of curvature R d \u003d γR to , where R to - the radius of the body, γ - the coefficient of the form of the bend, 0.3 < γ < 1.2.

Согласно изобретению, корпус устройства является составным и включает в себя расположенные последовательно коаксиальную кольцевую цилиндрическую секцию с тангенциальным входным патрубком, коаксиальную сужающуюся переходную кольцевую конусную секцию и коаксиальную кольцевую цилиндрическую секцию, сопряженную с профилированным диффузором, угол раскрытия которого 90° < β < 180°. According to the invention, the body of the device is composite and includes a coaxial annular cylindrical section with a tangential inlet pipe, a coaxial tapering transitional annular conical section and a coaxial annular cylindrical section conjugated with a profiled diffuser, the opening angle of which is 90° < β < 180°.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено устройство в осевом разрезе и схема течения.Figure 1 shows the device in axial section and flow diagram.

На фиг.2 - поперечное сечения устройства на уровне кольцевой цилиндрической секции, содержащей тангенциальный входной патрубок, вид А-А.Figure 2 - cross-section of the device at the level of the annular cylindrical section containing the tangential inlet pipe, view A-A.

На фиг.3 - профиль диффузора в меридиональном сечении.Figure 3 - profile of the diffuser in the meridional section.

На фигурах обозначено: 1 - всасывающий патрубок; 2 - тангенциальный входной патрубок; 3 - коаксиальная кольцевая цилиндрическая секция, содержащая тангенциальный входной патрубок;The figures indicate: 1 - suction pipe; 2 - tangential inlet pipe; 3 - coaxial annular cylindrical section containing a tangential inlet pipe;

4 - коаксиальная сужающаяся переходная кольцевая конусная секция, 5 - коаксиальная кольцевая цилиндрическая секция; 6 - профилированный диффузор; 7 - замкнутая закрученная струя; 8 -тороидальная циркуляционная область; 9 - всасывающий факел; β - угол раскрытия диффузора; Rд - радиус кривизны дуги профиля диффузора в меридиональном сечении.4 - coaxial tapering transition annular conical section, 5 - coaxial annular cylindrical section; 6 - profiled diffuser; 7 - closed swirling jet; 8 - toroidal circulation area; 9 - suction torch; β - diffuser opening angle; R d - radius of curvature of the diffuser profile arc in the meridional section.

Устройство содержит всасывающий патрубок 1 и коаксиальный с ним составной корпус, между которыми образован коаксиальный канал для прохождения приточного воздуха. Составной корпус включает коаксиальную кольцевую цилиндрическую секцию 3 с тангенциальным входным патрубком 2 для направления через него приточного воздуха, коаксиальную сужающуюся переходную кольцевую конусную секцию 4, коаксиальную кольцевую цилиндрическую секцию 5 сопряженную с профилированным диффузором 6 с заданным углом раскрытия для индуцирования выходящей из устройства приточной струи в форме кольцевого конуса. The device comprises a suction pipe 1 and a composite housing coaxial with it, between which a coaxial channel is formed for the passage of supply air. Composite housing includes a coaxial annular cylindrical section 3 with a tangential inlet pipe 2 for directing the supply air through it, a coaxial tapering transitional annular conical section 4, a coaxial annular cylindrical section 5 associated with a profiled diffuser 6 with a given opening angle to induce the supply jet leaving the device into the shape of an annular cone.

Диффузор выполнен с плавно расширяющимися стенками, профилированными с кривизной, обеспечивающей безотрывное обтекание поверхности диффузора периферийным воздушным потоком с изменением его направления с осевого на радиальное. В меридиональном сечении профиль диффузора представляет собой дугу с кривизной Rд = γRк, где Rк - радиус на уровне сопряжения диффузора с корпусом устройства, при этом 0,3<γ<1,3, где γ - коэффициент формы изгиба, а угол раскрытия диффузора β определен условием 90° < β < 180°; нижняя кромка диффузора 6 находится на уровне среза всасывающего патрубка.The diffuser is made with smoothly expanding walls, profiled with a curvature that provides continuous flow around the surface of the diffuser by a peripheral air flow with a change in its direction from axial to radial. In the meridional section, the diffuser profile is an arc with curvature R d = γR k , where R k is the radius at the level of conjugation of the diffuser with the device body, while 0.3<γ<1.3, where γ is the bend shape factor, and the angle diffuser opening β is determined by the condition 90° < β <180°; the lower edge of the diffuser 6 is at the level of the cut of the suction pipe.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Приточный воздух поступает через тангенциальный входной патрубок 2 в коаксиальную кольцевую цилиндрическую секцию 3 с закруткой периферийного потока за счет тангенциального ввода приточного воздуха. The supply air enters through the tangential inlet pipe 2 into the coaxial annular cylindrical section 3 with peripheral flow swirling due to the tangential input of the supply air.

Затем закрученный периферийный поток воздуха проходит через коаксиальную сужающуюся конусную секцию 4 для выравнивания неравномерности поля скоростей и коаксиальную цилиндрическую секцию 5, сопряженную с профилированным диффузором 6, имеющим заданный угол раскрытия, где получает равномерное распределение тангенциальной компоненты скорости по окружности (равномерную закрутку) и поступает к выходу из коаксиального канала в виде полой, интенсивно и равномерно закрученной струи, основная масса которой сосредоточена у внешней стенки цилиндрической секции. Профилированный диффузор формирует выходящую из устройства приточную струю в форме кольцевого конуса 7 и обеспечивает замкнутый на вытяжное отверстие пространственный режим линий тока струи. Then the swirling peripheral air flow passes through the coaxial tapering conical section 4 to equalize the unevenness of the velocity field and the coaxial cylindrical section 5 associated with a profiled diffuser 6 having a given opening angle, where it receives a uniform distribution of the tangential velocity component around the circumference (uniform swirl) and enters exit from the coaxial channel in the form of a hollow, intensely and uniformly swirling jet, the bulk of which is concentrated at the outer wall of the cylindrical section. The profiled diffuser forms an inlet jet leaving the device in the form of an annular cone 7 and provides a spatial regime of the jet stream lines closed to the exhaust opening.

Угол раскрытия диффузора, выбираемый из диапазона от 90° до 180°, обеспечивает ламинарный режим всасываемого потока, т.к. отсутствует взаимодействие противоточных потоков. Профиль диффузора, представляющий дугу с кривизной Rд = γRк, где 0,3 <γ< 1,2, обеспечивает безотрывное обтекание поверхности диффузора периферийным воздушным потоком с изменением его направления с осевого на радиальное.The opening angle of the diffuser, selected from the range from 90° to 180°, provides a laminar suction flow, because there is no interaction of countercurrent flows. The profile of the diffuser, representing an arc with curvature R d = γR k , where 0.3 <γ< 1.2, provides a non-separated peripheral air flow around the diffuser surface with a change in its direction from axial to radial.

Таким образом, формируют тороидальную циркуляционную область 8, экранирующую поток вытяжки, и тем самым увеличивают длину всасывающего факела 9 за счет вовлечения воздуха из приосевой области по направлению к зоне вытяжки.Thus, a toroidal circulation area 8 is formed, screening the exhaust flow, and thereby increasing the length of the suction torch 9 due to the entrainment of air from the axial region towards the exhaust zone.

Таким образом, в заявляемом решении в отличие от прототипа:Thus, in the claimed solution, unlike the prototype:

1. закрутку периферийного потока осуществляют без применения завихрителя, исключительно за счет конструктивного исполнения устройства, корпус которого выполнен из последовательно расположенных коаксиально всасывающему патрубку 1 секций разной формы и профилированного диффузора;1. swirling of the peripheral flow is carried out without the use of a swirler, solely due to the design of the device, the body of which is made of sections of various shapes and a profiled diffuser arranged in series coaxially to the suction pipe 1;

2. периферийный закрученный поток приточного воздуха организуют в виде замкнутой струи, при этом часть линий тока приточного потока проникает во внешнюю часть потока вытяжки, тем самым увеличивается длина всасывающего факела.2. The peripheral swirling flow of the supply air is organized in the form of a closed jet, while part of the flow lines of the supply flow penetrates into the outer part of the exhaust flow, thereby increasing the length of the suction torch.

Для подтверждения заявленного технического результата были выполнены экспериментальные исследования по удалению паров глицерина от локального источника, расположенного на расстоянии 350 мм от отверстия вытяжки устройства локальной вентиляции, при этом диаметр всасывающего патрубка составлял 40 мм, т.е. z/d ≈ 8,8, а скорость потока на входе в устройство составляла 3 м/c. To confirm the claimed technical result, experimental studies were performed to remove glycerin vapor from a local source located at a distance of 350 mm from the exhaust outlet of the local ventilation device, while the diameter of the suction pipe was 40 mm, i.e. z/d ≈ 8.8, and the flow velocity at the device inlet was 3 m/s.

Скорости в сложном трехмерном поле течения, создаваемом устройством, исследовались с помощью LAD-06C, разработанного в ИТ СО РАН. Измерения проводились путем перемещения точечного измерительного объема LDA поперек и вдоль всасываемого потока, создаваемого устройством, для углов раскрытия диффузора 45°, 90° и 180°. The velocities in the complex three-dimensional flow field created by the device were studied using the LAD-06C developed at the IT SB RAS. The measurements were carried out by moving the LDA point measuring volume across and along the suction flow created by the device for diffuser opening angles of 45°, 90° and 180°.

На фиг. 4 показана визуализация переноса паров глицерина устройством локальной вентиляции с диффузором 45°. Всасываемый поток, обеспечиваемый устройством с углом раскрытия диффузора 45°, характеризуется высоким уровнем турбулентности на границах всасывающего потока, вызванной взаимодействием противоточных потоков, что свидетельствует о неприемлемости такого устройства для локальной вентиляции. In FIG. 4 shows a visualization of the transport of glycerol vapors by a local ventilation device with a 45° diffuser. The suction flow provided by a device with a diffuser opening angle of 45° is characterized by a high level of turbulence at the boundaries of the suction flow caused by the interaction of countercurrent flows, which indicates the unacceptability of such a device for local ventilation.

Всасываемые потоки, обеспечиваемые устройствами с углами раскрытия диффузора 90° и 180°, являются ламинарными (или квазиламинарными), как показано на фиг. 5.The suction flows provided by devices with diffuser opening angles of 90° and 180° are laminar (or quasi-laminar) as shown in FIG. 5.

Экспериментальные результаты неинтрузивной диагностики полей скорости потока с помощью LDA были использованы для проверки удержания и удлинения области всасывающего факела. The experimental results of non-intrusive flow velocity field diagnostics with LDA were used to test the retention and elongation of the suction plume area.

Эксперименты по измерению с помощью лазерного анемометра профиля осевой скорости, генерируемой устройством, показали более высокие значения скорости в потоке вытяжки на заданном расстоянии от входного патрубка по сравнению со скоростью вдоль оси всасывающего факела при отключении действия периферийного потока.Experiments on measuring the axial velocity profile generated by the device using a laser anemometer showed higher values of velocity in the exhaust flow at a given distance from the inlet pipe compared to the velocity along the axis of the suction torch when the peripheral flow was turned off.

На фиг. 6 показано осевое (вдоль оси устройства) распределение компоненты скорости Vz, создаваемой устройствами с различными диффузорами, где: 1 - расчетные значения Vz при отсутствии действия периферийного потока; 2 - экспериментальные значения Vz при отсутствии действия периферийного потока; 3 - расчетные значения Vz для устройства с диффузором, имеющим угол раскрытия 45°; 4 - экспериментальные значения Vz для устройства с диффузором, имеющим угол раскрытия 45°;In FIG. 6 shows the axial (along the axis of the device) distribution of the velocity component V z created by devices with different diffusers, where: 1 - calculated values of V z in the absence of peripheral flow; 2 - experimental values of V z in the absence of peripheral flow; 3 - calculated values of V z for a device with a diffuser having an opening angle of 45°; 4 - experimental values of V z for a device with a diffuser having an opening angle of 45°;

5 - расчетные значения Vz для устройства с диффузором, имеющим угол раскрытия 90°; 6 - экспериментальные значения Vz для устройства с диффузором, имеющим угол раскрытия 90°; 7 - расчетные значения Vz для устройства с диффузором, имеющим угол раскрытия 180°; 8 - экспериментальные значения Vz для устройства с диффузором, имеющим угол раскрытия 180°. Удлинение области всасывающего факела подтверждено путем расчетов и экспериментально увеличением скорости вдоль оси устройства с диффузорами, имеющими угол раскрытия 90° (линии 5 и 6); и 180° (линии 7 и 8), по сравнению со скоростью вдоль оси устройства при отсутствии действия периферийного потока (линии 1 и 2).5 - calculated values of V z for a device with a diffuser having an opening angle of 90°; 6 - experimental values of V z for a device with a diffuser having an opening angle of 90°; 7 - calculated values of V z for a device with a diffuser having an opening angle of 180°; 8 - experimental values of V z for a device with a diffuser having an opening angle of 180°. The elongation of the suction torch area was confirmed by calculations and experimentally by increasing the speed along the axis of the device with diffusers having an opening angle of 90° (lines 5 and 6); and 180° (lines 7 and 8), compared with the velocity along the axis of the device in the absence of peripheral flow (lines 1 and 2).

Таким образом, подтверждено удлинение всасывающего факела устройства локальной вентиляции за счет организации замкнутой закрученной периферийной струи. Thus, the elongation of the suction torch of the local ventilation device was confirmed due to the organization of a closed swirling peripheral jet.

Claims (1)

Устройство удлинения всасывающего факела локальной вытяжной вентиляции, содержащее корпус с коаксиально размещенным в нем всасывающим патрубком, имеющим приемное отверстие на срезе, и сопряженным с ним диффузором, расположенным на уровне среза всасывающего патрубка со стороны его приемного отверстия, при этом стенки диффузора имеют изгиб с радиусом кривизны Rд = γRк, где Rк радиус корпуса; 0,3 < γ < 1,2 коэффициент формы изгиба, отличающееся тем, что корпус устройства является составным и включает в себя расположенные последовательно кольцевую цилиндрическую секцию с тангенциальным входным патрубком, сужающуюся переходную кольцевую конусную секцию и кольцевую цилиндрическую секцию, сопряженную с профилированным диффузором, угол раскрытия которого 90° < β < 180°. A device for extending the suction torch of local exhaust ventilation, comprising a housing with a suction pipe coaxially placed in it, having an inlet at the cut, and a diffuser associated with it, located at the level of the cut of the suction pipe from the side of its inlet, while the walls of the diffuser have a bend with a radius curvature Rd = γRto, where Rto hull radius; 0.3 < γ < 1.2 bend shape factor, characterized in that the body of the device is composite and includes an annular cylindrical section arranged in series with a tangential inlet pipe, a tapered transitional annular conical section and an annular cylindrical section associated with a profiled diffuser, the opening angle of which is 90° < β < 180°.
RU2021129448A 2021-10-09 Local exhaust ventilation suction flare extension device RU2778104C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778104C1 true RU2778104C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1542544A1 (en) * 1987-12-02 1990-02-15 Ростовский инженерно-строительный институт Blow off-suction nozzle
RU2046258C1 (en) * 1992-06-30 1995-10-20 Акционерное общество закрытого типа "Вихревые технологии" Method of local exhaust ventilation and apparatus for performing the same
RU2428635C2 (en) * 2009-12-08 2011-09-10 Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) Procedure for local exaust ventilation and device for its implementation
KR20120093583A (en) * 2011-02-15 2012-08-23 (주)지텍 Local ventilator device
KR20130090048A (en) * 2012-02-03 2013-08-13 주식회사 토네이도 Local ventilator for variable swirl

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1542544A1 (en) * 1987-12-02 1990-02-15 Ростовский инженерно-строительный институт Blow off-suction nozzle
RU2046258C1 (en) * 1992-06-30 1995-10-20 Акционерное общество закрытого типа "Вихревые технологии" Method of local exhaust ventilation and apparatus for performing the same
RU2428635C2 (en) * 2009-12-08 2011-09-10 Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) Procedure for local exaust ventilation and device for its implementation
KR20120093583A (en) * 2011-02-15 2012-08-23 (주)지텍 Local ventilator device
KR20130090048A (en) * 2012-02-03 2013-08-13 주식회사 토네이도 Local ventilator for variable swirl

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6336451B1 (en) Process and device for confining, retaining and sucking off fumes, dust or the like
US8002881B2 (en) Fume treatment method and apparatus using ultraviolet light to degrade contaminants
US9108136B2 (en) Dust collector with spark arrester
US10625276B2 (en) Cyclone dust collector
WO2013138419A1 (en) Airborne component extractor hood
US4303824A (en) Method and apparatus protecting a lens from airborne particulates
RU2666883C1 (en) Dust collector with fire and explosion safety system
CN105749690A (en) Device and method for promoting interaction of fine particles in smoke of coal-fired boiler
US3758258A (en) A method for combusting fuels in a substantially conically shaped curtain
RU2778104C1 (en) Local exhaust ventilation suction flare extension device
US2740493A (en) Gas cleaning method and apparatus
RU2778265C1 (en) Method for extending the suction flue of local exhaust ventilation
PT1604742E (en) Gas supply for electrostatic precipitator and electrostatic precipitator
JP2008119694A (en) Lateral-type dust-removal device
US2462797A (en) Gas-cleaning means
EP3502560A1 (en) Burner head for exhaust gas treatment device and method for manufacturing same, and combustion chamber for exhaust gas treatment device, and manufacturing method and maintenance method for same
RU2668028C1 (en) Dust collector with fire and explosion safety system
JP6936021B2 (en) Cyclone type dust collector
RU2046258C1 (en) Method of local exhaust ventilation and apparatus for performing the same
CN107100610A (en) A kind of highly effective petroleum gas and oil separating plant
RU124182U1 (en) LABORATORY INSTALLATION OF DUST COLLECTION
RU2663734C1 (en) Dust collector with fire and explosion safety system
JP4115426B2 (en) Horizontal dust remover
JPH0875208A (en) Local exhaust device
RU2428635C2 (en) Procedure for local exaust ventilation and device for its implementation