SU1289555A2 - Аэродинамический циклон - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  центробежного разделени  газопылевых потоков. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности очистки газа от твердых частиц фракций 5-20 мкм и снижение гидравлического сопротивлени  за счет улучшени  гидродинамической обстановки в циклоне. Окна 19 вихревой камеры 7 снабжены направл ющими профилирующими лопаст ми 13, закрепленными внутренними концами в нижней части к вихревой камере 7, в верхней части к кольцевой перегородке 8, а внешними концами, образующими с корпусом циклона 1 зазор. Отношени  внешнего диаметра кольцевой перегородки внутреннему диаметру вихревой камеры, на который закреплена нижн   часть внутренних концов лопастей, и высоты лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составл ют соответственно 1,1 -1,4 и 0,1-0,2. Така  конструкци  создает услови  дл  более эффективного выделени  твердой фазы из газового потока в зоне дополнительного центробежного пол , создаваемого при выходе через окна 19 с направл ющими лопаст ми 13. 2 ил. 1 табл. (Л to СХ) со сд сд сд N3

Description

Изобретение относитс  к технике обработки материалов в вихревом потоке и может быть использовано в качестве аппарата дл  очистки газового потока от пыли в различных отрасл х народного хоз йства и, в частности, на заводах промышленности строительных материалов.

Цель изобретени  - повышение эффективности очистки газа от твердых частиц мелкодисперсной фракции и снижение гидравлического сопротивлени  за счет улучшени  гидродинамической обстановки в циклоне .

На фиг. 1 изображен аэродинамический циклон, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аэродинамический циклон включает корпус 1, который в верхней части имеет патрубок 2 дл  выхода очищенного газового потока, а в нижней части соединен с конусным днищем 3, имеющим центральное отверстие 4 дл  непрерывного удалени  уловленных твердых частиц в пы- лесборник 5 с затвором б, вихревую камеру 7, расположенную в его центральной части и выполненную в виде усеченного конуса, в которой со стороны меньшего основани  установлена кольцева  перегородка 8 с центральным отверстием 9, а со стороны больщего основани  - отражатель 10 цилиндрической формы с глухим днищем 11 в верхней части, тангенциальный патрубок 12 ввода запыленного газового потока, направл ющие профилирующие лопасти 13, изогнутые в плане в направлении вращени  газового потока, закрепленные нижними внутренними кромками 14 к стенке вихревой камеры, и верхними кромками 15 - к кольцевой перегородке, внещние концы 16 лопастей установлены на рассто нии от стенок корпуса 1.

Вихрева  камера закреплена относительно корпуса 1 циклона при помощи неподвижных ребер 17. Объем, ограниченный корпусом 1 циклона и наружной боковой поверхностью вихревой камеры 7, представл ет собой пылеосадительную камеру 18. По всей окружности в самой верхней части вихревой камеры под кольцевой перегородкой 8 выполнены окна 19 дл  отвода части более мелких твердых частиц через направл ющие лопасти 13 в пылеосадительную камеру 18.

Отнощение внешнего диаметра кольцевой перегородки к внутреннему диаметру вихревой камеры, на котором закреплена нижн   часть внутренних кромок лопастей, составл ет 1,1 -1,4. При соотношении диаметров меньше 1,1 часть потока, выход  из вихревой камеры через окна с направл ющими лопаст ми, не успевает сформироватьс  в необходимом направлении и выходит сразу вверх из направл ющих лопастей, захватыва  с собой твердые частицы. При соотношении диаметров в интервале 1,1 -1,4 происходит формирование движени  части газового потока, проход щего из вихревой камеры в окна с направл ющими лопаст ми , в заданном (горизонтальном) направлении , происходит устойчивое отделение

твердых частиц в центробежном поле. Однако , при соотношении диаметров свыше 1,4 начинает резко возрастать гидравлическое сопротивление.

Отношение высоты направл ющих лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составл ет 0,10-0,20. При этом, часть газового потока, выход щего в окна с направл ющими лопаст ми, по отношению к основному потоку, выход щему через кольцевую перегородку составл ет 10-15%.

При соотношении этих размеров менее 0,1 начинает резко возрастать гидравлическое сопротивление, а при соотношении более 0,20 заметно ухудшаетс  эффективность пылеочистки.

В таблице приведены данные, подтверждающие оптимальность геометрических соотношений внешнего диаметра кольцевой перегородки d к внутреннему диаметру вихревой камеры de, на котором закреплена нижн   часть внутренних концов лопастей , и высоты лопастей п к внутреннему диаметру кольцевой перегородки do- При соответствующих геометрических соотноще- ни х измер ют гидравлическое сопротивление циклона йР и концентрации твердой

фазы в газовом потоке на входе и выходе из аппарата, по которым определ ют степень пылеулавливани . Испытани  проведены на аппарате диаметром 180 мм при скорости газового потока 4,5 м/с, расчитанной на полное поперечное сечение аппарата , и фракционном составе пыли 5-20 мкм (60% 20 мкм, 20% 15 мкм, 10% 10 мкм. 10% от 10 до 5 мкм).

Концентраци  твердой фазы нифелинсие- нитова  пыль - материал в строительной промышленности) в воздушном потоке 15-20 г/м .

Диаметр центрального отверсти  в коль- цевой перегородке 60 мм, внутренний диаметр вихревой камеры de, на котором закреплена нижн   часть внутренних концов лопастей 100 мм, диаметр, на котором лежат внещние концы лопастей, 170 мм. Указанные размеры при исследовании сохра- н ют посто нными, а измен ют только высоту лопаток и внешней диаметр кольцевой перегородки в соответствующ.их опытах, использу  метод единственного различи .

I сери  опытов h/do 0,15 const

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

94

102

104

110

124

97,6 98,8 99,0 99,2 99,1

II сери  опытов ,3 const

0,05

0,1

0,15

0,2

0,3

125

110

106

120

86

98,1 98,8 99,0 98,6 97,8

Аэродинамический циклон работает следующим образом.

Запыленный газовый поток через тангенциальный входной патрубок 12 поступает в вихревую камеру 7, где под действием центробежной силы стру  газа прижимаетс  к внутренней поверхности камеры и движетс  вдоль нее по спирали. Вследствие вращательного движени  потока в камере создаетс  картина, характерна  дл  «физического вихр , т. е. значительное разрежение в центре камеры и резкий градиент давлени  в ее поперечном сечении. Одновременно поток газа движетс  от периферии к центру по спирали Архимеда. Частицы пыли, попада  в центральную зону, вращающуюс  как жесткий ротор, мгновенно выбрасываютс  в периферийную область, в которой под действием центробежных сил этот процесс усиливаетс  и развиваетс , в результате чего они полностью отбрасываютс  и прижимаютс  к стенке вихревой камеры. Далее благодар  конической форме вихревой камеры (расщир ющийсй книзу) и под действием силы т жести частицы пыли посто нно сползают вместе с пристенным слоем газа вниз и через кольцевой зазор (5-10 мм), образованный в нижней части камеры внутренней поверхностью ее и внещней поверхностью ци

5

линдрической части отражател  10, попадают на конусное днище 3. Здесь улавливаетс  примерно 88-92% всей пыли (в зависимости от физических ceoActB пыли).

Отражатель 10 коническим днищем 11 стабилизирует вихрь и служит дл  направлени  пыли Б кольцевой зазор.

Поскольку отвод очищенного газа осуществл етс  через верхнюю часть вихре- вой камеры, т. е. через центральное от0 верстие 9 кольцевой перегородки 8, то часть более мелкой фракции пыли прижимаетс  центробежными силами к внутренней поверхности камеры и увлекаетс  потоком газа вверх. Попада  в окна 19 с направл ющими профилирующими лопаст ми 13, эта часть потока подвергаетс  дополнительной закрутке, благодар  чему по сравнению с известным устройством увеличиваетс  центробежна  сила, формируетс  горизонтальный закрученный поток газа. В результате чего

0 улучщаетс  эффективность разделени  в этой части аппарата. Здесь улавливаетс  более мелка  фракци  пыли в интервале 8-12% от всей уловленной пыли (в зависимости от свойств твердой фазы).

Наличие в структуре физического вихр 

области квазитвердого вращени  и квазипотенциального движени  обуславливает наличие поверхности раздела между ними и, следовательно, некотора  часть твердых частиц наиболее мелких, хот  и незначительна , может находитьс  на границе этих областей. Сепараци  этих твердых частиц

из газового потока осуществл етс  центробежными силами при выходе газа через центральное отверстие 9 кольцевой перегородки 8 (центральное отверстие кольцевой перегородки равно диаметру области квазитвердого вращени , котора  составл ет примерно 1/3 диаметра вихр ). Отделивщиес  твердые частицы попадают в пылеосади- тельную камеру 18 и опускаютс  через кольцевое пространство, образованное кор- пусом 1 и нижней частью вихревой камеры, на коническое днище 3, а затем в пы- лесборник 5. В этой зоне улавливаетс  0,5-1,0% от всей в уловленной пыли. Очищенный газовый поток отводитс  из циклона через патрубок 2.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Аэродинамический циклон по авт. св. № 915969, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  эффективности очистки газа от твердых частиц мелкодисперсной фракции и снижени  гидравлического сопротивлени  за счет улучщени  гидродинамической обстановки в циклоне, циклон снабжен лопас- т ми, установленными в окнах, при этом нижние внутренние кромки лопастей прикреплены к стенкам камеры, верхние - к кольцевой перегородке, а отнощени  внещнего диаметра кольцевой перегородки к внутреннему диаметру сечени  камеры, к которому прикрепледы нижние кромки лопастей,

   и высоты лопастей к внутреннему диаметру кольцевой перегородки составл ют соответственно 1,1 -1,4 и 0,1-0,2.

   13

   9иг.г