SU946681A1 - Вихрева камера - Google Patents

Description

(54) ВИХРЕВАЯ КАМЕРА

Изобретение относитс  к аЛпаратам дл  проведени  тепломассообменных процессов в поле центробежных сил и в режиме псевдоожижени  твердых частиц жидкостью илу газом и может найти применение в энергетической, металлургической , нефтеперерабатывающей промышленности, в химической технологии .

Известна вихрева  камера .дл  создани  центробежного кип щего сло  твердых частиц, содержаща  ресивер, патрубки дл  ввода и вывода потока среды, направл ющей аппарат и плоские торцовые стенки 1 и 2.

В такой вихревой Keuviepe невозможно создать устойчивн1й центробежный кип щий слой твердых частиц в св зи с выносом вдоль торцов потоком рабочей среды частиц, попавших на плоские торцовые стенки и потер вших окружную скорость.

Известна вихрева  камера дл  проведени  процессов тепло- и массообмена , содержаща  корпус, патрубки дл  ввода и вывода рабочей среды, установленный концентрично в корпусе кольцевой закручиватель потока и торцовые крышки, имеющие криволинейную гиперболическую форму и образующие рабочую полость увеличивающегос  от периферии к центру поперечного | сечени  ГЗJ.

Недостатки известной вихревой камеры заключаютс  в высокой интенсивности истирани  вращающихс  частиц и торцовых стенок, а также в низкОй ее эффективности. Благодар  тому , что на больших радиусах камеры

10 гиперболические выпуклые внутрь торцовые стенки имеют малую кривизну, то попавшие на торцовые стенки твердые частицы, вращающиес  на больших радиусах и имеющие большие моменты

15 количества движени , достаточно долго движутс  вдоль стенки до момента отрыва от нее радиальной оставл ющей потока рабочей среды. Это приводит к высокой интенсивности ис20 тирани  торцовых стенок и твердых частиц. Кроме того, так как межторцовое рассто ние в камере подчин етс  соотношению

h,

Го

25

где h - текущее межторцовое рассто ние , ho - межторцовое рассто ние наружной границы центробежного

30 кип щего сло , г - текущий радиус

камеры, TO - ргщиус наружной границы кип щего сло , то объем кип щего сло  твердых частиц в камере мал при сравнительно большом отнетиении поверхности кип щего сло  к объему.

Мгьленький объем кип щего сло  в камере снижает эффективность ее, а большое отношение поверхности кип щего сло  к объему снижает коэффициент полезного действи , так как увеличиваютс  потери, например, утечки тепла, через поверхность.

Цель изобретени  - снижение интенсивности истирани  частиц и улучшение геометрических характеристик сло  частиц.

В вихревой камере, содержащей корпус, патрубки дл  ввода и вывода рабочей среды, установленный концентрично в корпусе кольцевой закручиватель потока иторцовые крышки, имеющие криволинейную форму и образующие рабочую полость увеличивающегос  от периферии к центру поперечного сечени , поставленна  цель достигаетс  за счет выполнени , торцовых крышек параболическими вргнутыми,

На фиг. 1 представлена предлагаема  вихрева  камера, разрез/на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1.

Вихрева  камера имеет корпус 1, входные патрубки 2, кольцевой эакручиватель 3 потока, торцовые крышки, 4, между которыми образована рабоча  полость 5, и патрубки 6 дл  вывода рабочей среды.

Вихрева  камера работает следующим образом.

Рабоча  среда (жидкость или газ) подаетс  под давлением в кольцевую полость.7, образованную стенками корпуса 1 и закручивател  3, далее через наклонные каналы 8 закручивател  3 она поступает в рабочую полость 5 вихревой камеры. Необходима  дл  создани  устойчивого центробежного Кип щего сло  твердых частиц степень закрутки рабочей среды создаетс  наклоном каналов закручивател  Твердые частицы ввод тс  в камеру путем транспортировани  их средой через торцовую крышку или закручи426

2,7

2,5 850

ватель. Среда удал етс  из камеры через патрубки 6. Параболический профиль крышек 4 камеры, ограничиваиэдих с торцов центробежный кип щий слой частиц в полости 5, обеспечивает удержание частиц благодар  тому, что внутри сло  на частицы действуют центробежные силы сопротивлени . При попадании частиц на параболическую стенку и потери ими центробежных сил происходит отрыв частиц от стенки радиальной составл ющей потока рабочей среды благодар  тому, что межторцовое рассто ние камеры увеличиваетс  с уменьшением радиуса, т.е. от периферии к центру.

Проведены испытани  предлагаемой и известной вихревых камер.

Закручиватели потока и торцовые крышки испытываемых камер изготовлены из оргстекла.

Вихревые камеры имеют одинаковые конструктивные характеристики: радиус закручивател  (наружный радиус центробежного кип щего сло ) 150 мм, высоту направл кадего аппарата (наружна  высота кип щего сло ) 45 мм, радиус выходных осевых отверстий 50 мм, межторцовое рассто ние на радиусе выходных отверстий 135 мм.

Предлагаема  вихрева  камера имеет гиперболический внутренний профил торцовых крышек, текущее межторцовое рассто ние камеры определ етс  из выражени 

6750

h

г - текущий радиус камеры, отгде считываемый от ее центральной оси.

Предлагаема  вихрева  камера имеет параболический внутренний профиль торцовых крышек, выполненный из услови  h 2 -/6650 - 41г мм. Обе камеры имеют одинаковый угол раскрыти . Эксперименты проводились при заполнении камер олов нной дробью диаметром.Л 1,8 мм.

Результаты испытаний камер представлены в таблице.

950

2,3

2,1 1920

Результаты испытаний показывают, что объем центробежного кип щего сло  в вихревой камере с параболическими торцовыми крышками вдвое превышает объем сло  в камере с гиперболическими крышками. Так как наружна  поверхность кип щего сло  у камер одинакова, эффективность камеры с параболическими крышками вдвое выше, ибо полезный тепломассообменный процесс (например горение) идет в объеме кип щего сло , а потери (например тепла) идут через его поверхность.

После п тичасовой работы камер в одинаковых режимах оказываетс , что в камере с гиперболическими крышками в результате истирани  вес дроби уменьшаетс  на 2,3%, а в камере с параболическими крышками лишь на 1,4%. Осмотр торцовых крышек камер после испытаний бы вил наличие на гиперболических крышках в районах, прилежащих к направл ющемуаппарату, следы эрозийного воздействи  частиц глубиной 0,2-0,3 мм. На параболических торцовых крышках видимого эрозийного износа не наблюдаетс .

Отношение вычисленных объемов вихревых камер с параболическими и гиперболическими крышками составл ет 2,3, т.е. вихрева  камера с параболическими крышками вдвое эффективнее , чем с гиперболическими.

Момент количества движени  частицы , который воспринимает торцова  стенка при соприкосновении с частицей , пропорционален проекции радиальной составл ющей скорости потока рабочей среды на касательную к торцовой крышке.

Угол между радиусом камеры и касательной сечени  торцовой крышки в точке, где она пересекаетс  с кольцевым закручивателем (при г 150 мм)-дл  гиперболического торПродолжение таблицы

J

ца составл ет у 14%, дл  параболического т 48%.

На максимальном радиусе камеры частицы, попада  на стенку крышки, иМеют максимальный момент количества движени  mViQ, где m - масса частицы , V - скорость, при этом составл юща  момента, количества движени  частицы, воздействующей на стенку, равна mVcos т где d - угол между касательной к стенке и радиусом.

Таким образом, на параболическую стенку будет действовать усилие в

}

cos 48

о: 0,7 раз меньше, чем на

cos 14°

гиперболическую

ФорГ ула изобретени 

Вихрева  камера дл  проведени  процессов тепломассообмена в поле центробежных сил, содержгица  корпус, патрубки дл  ввода и вывода рабочей среды, установленный концентрично в корпусе кольцевой закручиватель потока и торцовые крышки, имеющие криволинейную форму и образующие рабочую полость увеличивающегос  от периферии к центру поперечного сечени , отличающа с  тем, что, с целью снижени  интенсивности истирани  частиц и улучшение геометрических характеристик сло  частиц, торцовые крышки вьшолнены параболическими вогнутыми.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3618322, кл. 60-203, 1972.

2.Корнилов А.Ф., Николаев Н.А. Принципы конструировани  аппаратов вихревого типа, М., НИИТЭХим, 1974, W 10.

3.Авторское свидетельство СССР 5 216618, кл. В 01 J 8/14, 1968.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Вихревая камера для проведения процессов тепломассообмена в поле центробежных сил, содержащая корпус, патрубки для ввода и вывода рабочей среды, установленный концентрично в корпусе кольцевой закручиватель потока и торцовые крышки, имеющие криволинейную форму и образующие рабочую полость увеличивающегося от периферии к центру поперечного сечения, отличающаяся тем, что, с целью снижения интенсивности истирания частиц и улучшение геометрических характеристик слоя частиц, торцовые крышки выполнены параболическими вогнутыми.