WO2010053404A1 - Method for fractionating an air suspension and a rotoclone - Google Patents

Method for fractionating an air suspension and a rotoclone Download PDF

Info

Publication number
WO2010053404A1
WO2010053404A1 PCT/RU2009/000483 RU2009000483W WO2010053404A1 WO 2010053404 A1 WO2010053404 A1 WO 2010053404A1 RU 2009000483 W RU2009000483 W RU 2009000483W WO 2010053404 A1 WO2010053404 A1 WO 2010053404A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
cavity
dust
air suspension
aerosuspension
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000483
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Илья Степанович РОЖКОВ
Original Assignee
Rozhkov Ilya Stepanovich
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 Rozhkov Ilya Stepanovich filed Critical Rozhkov Ilya Stepanovich
Priority to EA201100465A priority Critical patent/EA201100465A1/en
Priority to SK5033-2011A priority patent/SK50332011A3/en
Publication of WO2010053404A1 publication Critical patent/WO2010053404A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

The invention relates to the fractionation of air suspensions in the carbon sector, the construction sector and other sectors. The technical result consists in increasing the effectiveness of the methods and machines for fractionating air suspensions and shifting the dispersity range of suppressed dust from the micro to the nano scale. The method for fractionating an air suspension comprises the use of filtration with a moving screen, of centrifugal and centripetal forces, of forces of gravity and of inertia of the dust, and of the difference in the conditions for the condensation of the air suspension components. Furthermore, the flow of the air suspension is directed parallel to the axis of rotation of the rotor from the top to the bottom.  The purified gas is compressed in a paraxial cavity of the rotor and is removed according to the intended use. Rarefaction of the gas is produced in the space near to the screen. The rotoclone comprises a circular-cylindrical body, a rotor, an air suspension distribution cavity and an air suspension fractionation cavity, a dust discharge cavity, an air suspension feed pipe, a purified gas and dust discharge pipe, and a drive having an elongated shaft, which is introduced into the air suspension fractionation cavity. A rotor is fixed to the shaft. The distribution, fractionation and dust discharge cavities communicate with one another by means of annular apertures. Furthermore, the rotor cowl is designed to be cellular, and blades of a radial/axial centripetal compressor are fixed between a base in the form of a disc and a cover in the form of a circular ring of the rotor. Scrapers moved by means of a hoop with a separate drive are used for removing the dust from the fractionation cavity.

Description

Способ разделения аэросуспензии, ротоклон. The method of separation of aerosuspension, rotoclone.
Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к сухому разделению аэросуспензий, в частности, к отделению воздуха от пыли и дыма, в угольной, машиностроительной, строительной и других отраслях.The invention relates to a dry separation of aerosuspensions, in particular, to the separation of air from dust and smoke, in coal, engineering, construction and other industries.
Уровень техники.The level of technology.
Аэросуспензиями принято называть аэрозоли, которые образуются при механическом измельчении твердых тел: дроблении, истирании, взрывах. К ним относят и дым, образующийся при горении. Они представляют собой дисперсные системы, состоящие из мелких твердых частиц, взвешенных в газовой среде. Дисперсность аэросуспензий может приближаться к Ю-9 м. Кроме дисперсности, они характеризуются концентрацией (весовая концентрация - количество дисперсной фазы в единице объёма, или частичная концентрация - число частиц в единице объема).Aerosol suspensions are called aerosols, which are formed during the mechanical grinding of solids: crushing, abrasion, explosions. These include smoke generated by combustion. They are dispersed systems consisting of small solid particles suspended in a gaseous medium. Dispersibility can approach aerosuspenzy Yu- 9m Also dispersibility, they are characterized by concentration. (Weight concentration - the number of dispersed phase per unit volume, concentration or partial - the number of particles per unit volume).
Образование аэросуспензий не является прерогативой деятельности человека. В природе постоянно происходят процессы, следствием которых оно является, начиная с пыльных бурь и кончая разносимой ветром пыльцы, спор растений и простейших живых организмов. Освобождение воздуха от взвешенных частиц необходимо ввиду взрывоопасности тех или иных её ингредиентов (мучная, угольная и др. пыли), загрязнения продукции производств, негативных воздействий на организм человека.The formation of aerosuspensions is not the prerogative of human activity. In nature, processes constantly occur, the consequence of which it is, starting with dust storms and ending with pollen carried by the wind, spores of plants and simple living organisms. The release of air from suspended particles is necessary due to the explosiveness of its various ingredients (flour, coal, and other dusts), pollution of industrial products, and negative effects on the human body.
Широкое применение при сухой газоочистке получили методы, основанные на фильтрации аэросуспензий через пористые фильтры. Одним из недостатков такого рода фильтров является непостоянство их рабочих параметров. Отмечается, что «...пoкa фильтр частично не забит пылью, он мало эффективен по отношению к мелким чacтицaм» (Краткая химическая энциклопедия, M., 1961, т. 1, С.743 -746).Methods based on filtering aerosuspensions through porous filters have gained widespread use in dry gas purification. One of the disadvantages of this kind of filters is the inconsistency of their operating parameters. It is noted that “... while the filter is partially not clogged with dust, it is not very effective in relation to small particles” (Brief Chemical Encyclopedia, M., 1961, v. 1, S.743-746).
Распространенным аппаратом для сухой газоочистки является циклон (там же рис. 1), способный выводить из газового потока частицы размером от 5*10% и более. При этом достигается извлечение от 30 до 86% таких частиц за счет увеличения коэффициента гидравлического сопротивления с 60 до 180 (таблица 1). Получили применение и батарейные циклоны (рис. 2, таблица 2).A common apparatus for dry gas cleaning is a cyclone (ibid., Fig. 1), capable of removing particles from 5 * 10% or more in size from a gas stream. In this case, extraction from 30 to 86% of such particles is achieved by increasing the coefficient of hydraulic resistance from 60 to 180 (table 1). Battery cyclones were also used (Fig. 2, table 2).
В зарубежной практике нашли применение для улавливания сухой пыли ротоклоны. Их действие основано на использовании центробежной силы, развивающейся при вращении специального ротора внутри корпуса, в который подают аэросуспензию. Частицы пыли действием центробежной силы отбрасываются к стенкам корпуса и выводятся наружу, а очищенный газ проходит по назначению. Их недостаток в том, что очищенный газ выносит с собой и частицы, не осевшие на стенки корпуса, т. е. по эффективности известные ротоклоны сопоставимы с циклонами.In foreign practice, rotoclones have found application for trapping dry dust. Their action is based on the use of centrifugal force, which develops during the rotation of a special rotor inside the body into which the aerosuspension is fed. Dust particles are thrown to the walls of the housing by centrifugal force and are discharged to the outside, and the cleaned gas passes as intended. Their disadvantage is that the purified gas carries with it particles that have not settled on the walls of the body, i.e., the known rotoclones are comparable in efficiency with cyclones.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В патенте RU 2 293761 автора Рожкова И. С. (RU) в п. 1 формулы указано, что «вдoль внешнего периметра кругового кольца на небольшом удалении от края снизу крепят цилиндрическую ceткy». Круговое кольцо приводится во вращение электродвигателем. В описании указано, что при выбранных параметрах двигателя, сетки и скоростей потока пара, капли продукта диаметром большим 6,2HO-6 метра не смогут пройти в полость подвижной сетки, а для равного диаметра - шанс проскочить сетку не превышает 0,6% (прототип).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In patent RU 2 293761 of the author I. Rozhkov (RU) in paragraph 1 of the formula states that "along the outer perimeter of the circular ring at a small distance from the bottom edge, attach a cylindrical network." The circular ring is driven by an electric motor. The description indicates that with the selected parameters of the engine, mesh and steam flow rates, product droplets with a diameter greater than 6.2HO- 6 meters will not be able to pass into the cavity of the movable mesh, and for an equal diameter, the chance to slip through the mesh does not exceed 0.6% (prototype )
Сухое разделение аэросуспензий описано в SU 919714 A (E. В. Карпов и др.) и SU 1755892 A1 (Самарский районный центр HTT молодежи «Cинтeз»). В первом из них предложено удаление мелкой фракции пыли с фильтрующей поверхности периодическим воздействием на неё крупной фракцией. Во втором предложено удалять пыль с поверхности фильтрующего полотна барабана (ротора) посредством шнекового скребка и встряхивания, действующих периодически.Dry separation of aerosuspensions is described in SU 919714 A (E. V. Karpov et al.) And SU 1755892 A1 (Samara regional center of HTT youth “Synthesis”). The first of them proposed the removal of a small fraction of dust from the filtering surface by periodically exposing it to a large fraction. The second proposes to remove dust from the surface of the filtering cloth of the drum (rotor) by means of a screw scraper and shaking, acting periodically.
В указанном прототипе мы находим ротор особой конструкции, корпус, фильтрацию через ячейки вращающейся сетки и использование центробежной силы. Однако он применен для разделения аэроэмульсий. Аналоги применены для разделения аэросуспензий, повышают производительность устройств, но исключают возможность уменьшения размера улавливаемых частиц пыли.In this prototype, we find a rotor of a special design, a housing, filtration through cells of a rotating mesh and the use of centrifugal force. However, it is used to separate airborne emulsions. Analogs are used to separate aerosuspensions, increase the productivity of devices, but exclude the possibility of reducing the size of the captured dust particles.
В целом можно констатировать, что наличный уровень способов и устройств сухой газоочистки не включает в себя диапазон размеров частиц от 109 до 1Q-6 метра, характеризуется высоким значением гидравлического сопротивления и сравнительно небольшой производительностью.In general, it can be stated that the present level of dry gas purification methods and devices does not include a range of particle sizes from 10 9 to 1Q- 6 meters, is characterized by a high value of hydraulic resistance and relatively low productivity.
Машину для сжатия и подачи воздуха под давлением называют компрессором. Известны поршневые, центробежные и центростремительные компрессоры. По направлению движения газа в двух последних видах, будем различать осевые (газ перемещают параллельно оси вращения), радиальные (газ перемещают в направлении перпендикулярном оси) и радиально-осевые центростремительные компрессоры. В последнем случае газ действием лопастей компрессора нагнетается в приосевую область, из которой перемещается параллельно оси вращения.A machine for compressing and supplying air under pressure is called a compressor. Known piston, centrifugal and centripetal compressors. In the direction of gas movement in the last two forms, we distinguish between axial (gas is moved parallel to the axis of rotation), radial (gas is moved in the direction perpendicular to the axis) and radial-axial centripetal compressors. In the latter case, the gas is pumped into the axial region by the action of the compressor blades, from which it moves parallel to the axis of rotation.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Техническим результатом данной группы изобретений является повышение эффективности способов и машин для сухого разделения аэросуспензий на очищенный газ и пыль, сдвиг границы дисперсности улавливаемой пыли с микро- на наноразмер, снижение энергозатрат.The technical result of this group of inventions is to increase the efficiency of methods and machines for dry separation of aerosuspensions into purified gas and dust, shifting the dispersion border of the captured dust from micron to nanoscale, and reducing energy consumption.
1. Достижение указанного технического результата обеспечивается фильтрацией через движущуюся сетку, с использованием действия центробежных, центростремительных сил, сил тяжести и инертности пыли, различия условий конденсации компонентов аэросуспензии. При этом поток аэросуспензии направляют параллельно оси вращения ротора сверху вниз. Очищенный газ1. The achievement of the specified technical result is provided by filtration through a moving mesh, using the action of centrifugal, centripetal forces, gravity and dust inertness, differences in the condensation conditions of the components of the aerosuspension. In this case, the flow of aerosuspension is directed parallel to the axis of rotation of the rotor from top to bottom. Purified gas
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) сжимают в приосевой полости ротора и выводят по назначению. В пространстве около сетки создают разрежение газа.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) compress in the axial cavity of the rotor and output as intended. In the space near the grid create a rarefaction of gas.
2. Машиной, осуществляющей выполнение указанных действий, является ротоклон с сеткой. Он включает в себя круглый цилиндрический корпус, ротор, полости распределения и разделения азросуспензии, полость отвода пыли, патрубки подачи аэросуспензии, отвода очищенного газа, пыли и двигатель, с удлиненным валом, введенным в полость разделения аэросуспензии, где на нем крепят дно ротора в форме диска и его крышку в форме кругового кольца. Полости распределения, разделения и отвода сообщают кольцевыми щелями. При этом обечайку ротора выполняют сетчатой, между дном и крышкой ротора закрепляют лопасти радиально-осевого центростремительного компрессора, в полости разделения пыль удаляют скребками, перемещаемыми ободом.2. The machine performing these actions is a rotoclone with a net. It includes a round cylindrical body, a rotor, aperture of distribution and separation of a suspension, a dust extraction cavity, nozzles for supplying an aerosuspension, a discharge of purified gas, dust and an engine, with an elongated shaft inserted into the separation cavity of the aerosuspension, where the rotor bottom is mounted on it disk and its cover in the form of a circular ring. Cavities of distribution, separation and retraction are reported by annular slots. In this case, the rotor shell is mesh-like, the blades of the radial-axial centripetal compressor are fixed between the bottom and the rotor cover, and dust is removed in the separation cavity by scrapers moved by the rim.
Краткие пояснения таблицы и графических материалов.Brief explanations of the table and graphic materials.
В таблице представлены значения величин: средней квадратичной скорости молекул (Q); средней длины свободного пробега (/); числа столкновений молекулы в единицу времени (v); и размера газовых молекул (σ), найденного из коэффициента вязкости. В ней воспроизведены данные, приведенные в таблице 2-54 первого тома «Kpaткoгo физико-технического справочника)) под общей редакцией К. П. Яковлева (Госиздат, M,, 1960, С.331). Надобность таблицы обусловлена несовпадением данных в различных источниках (сравни с таблицей Дж. Кэй и T. Лэби «Taблицы физических и химических постоянных)), Госиздат, 1962, С. 45), что может затруднить восприятие примеров.The table shows the values of: the mean square velocity of the molecules (Q); average mean free path (/); the number of collisions of a molecule per unit time (v); and the size of the gas molecules (σ) found from the viscosity coefficient. It reproduces the data shown in table 2-54 of the first volume of “A brief physical and technical reference book)) edited by K. P. Yakovlev (State Publishing House, M ,, 1960, S.331). The need for the table is due to the mismatch of data in different sources (compare with the table by J. Kay and T. Labie “Tables of physical and chemical constants)), State Publishing House, 1962, p. 45), which can complicate the perception of examples.
Фигура представляет осевой разрез ротоклона с сеткой. Помимо общепринятых цифровых обозначений применен показ направлений движения аэросуспензии и её компонентов стрелками. Стрелки: а) с округлым оперением указывают направление движения аэросуспензии; б) без оперения - направление движения очищенного газа; в) с квадратным оперением - направление движения пыли.The figure represents an axial section of a rotoclone with a grid. In addition to the generally accepted digital designations, the direction of movement of the aerosuspension and its components with arrows is used. Arrows: a) with round plumage indicate the direction of movement of the aerosuspension; b) without plumage - the direction of movement of the purified gas; c) with square plumage - the direction of dust movement.
Осуществление группы изобретений.The implementation of the group of inventions.
1. При хаотичном движении нормальную скорость (перпендикулярную к оси вращения) имеет лишь некоторая часть частиц и молекул. Направив аэросуспензию нормально к оси вращения ротора, мы будем иметь вероятность прохождения сетки частицей выбранного размера равную Wн. При параллельном движении аэросуспензии вероятность её прохождения равна Wn. Очевидно, что Wn меньше WИ, что подтверждает существенность соответствующего отличительного признака п.1 формулы группы изобретений.1. During chaotic motion, only a certain part of particles and molecules has a normal speed (perpendicular to the axis of rotation). By directing the aerosuspension normally to the axis of rotation of the rotor, we will have a probability of passage of the grid by a particle of a selected size equal to W n . With the parallel movement of aerosuspension, the probability of its passage is equal to W n . It is obvious that W n is less than W AND , which confirms the materiality of the corresponding distinguishing feature of claim 1 of the claims of the group of inventions.
Значим и момент направления потока аэросуспензии сверху вниз. Пройдя внутрь полости ротора или будучи отраженной сеткой, частица по инерции в полости ротора сохранит тенденциюThe moment of direction of the flow of aerosuspension from top to bottom is also significant. Passing into the cavity of the rotor or being reflected by the grid, the particle by inertia in the cavity of the rotor will retain the tendency
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) движения к его дну, как и вне ротора к низу полости. В результате увеличивается её путь и соответственно вероятность агрегатирования.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) movement to its bottom, as well as outside the rotor to the bottom of the cavity. As a result, its path increases and, accordingly, the probability of aggregation.
Разрежение газа в пространстве около сетки позволяет реализоваться потенции газа к расширению. Сжатие газа в приосевой полости ротора, в известной части формирующее эту потенцию, обеспечивает вывод очищенного газа из полости ротора.The rarefaction of gas in the space near the grid allows the potential of gas to expand to be realized. The compression of the gas in the axial cavity of the rotor, in a known part forming this potency, ensures the removal of the purified gas from the cavity of the rotor.
2. На фигуре представлен осевой разрез ротоклона, включающий корпус 1 в форме круглого цилиндра. Полость корпуса разделена на кольцевую полость 2 распределения аэросуспензии, полость 3 разделения аэросуспензии, полость 4 отвода пыли и двигатель 5 с удлинителем вала 6.2. The figure shows an axial section of a rotoclone, including a housing 1 in the form of a round cylinder. The cavity of the housing is divided into an annular cavity 2 of the distribution of aerosuspension, a cavity 3 of separation of the aerosuspension, a cavity 4 of dust extraction and an engine 5 with an extension shaft 6.
Кольцевая полость распределения аэросуспензии образована внутренней поверхностью стенки корпуса, его крышкой 7, крышкой полости разделения 8, и поверхностью врезанного в крышку 8 патрубка 9 с фланцем отвода очищенного газа. В крышку полости врезан патрубок 10 с фланцем для подачи аэросуспензии.The annular cavity of the aerosuspension distribution is formed by the inner surface of the body wall, its lid 7, the lid of the separation cavity 8, and the surface of the nozzle 9 cut into the lid 8 with a flange of the outlet of the purified gas. A nozzle 10 with a flange is inserted into the lid of the cavity to supply aerosuspension.
Полость разделения аэросуспензии образована стенками корпуса, крышкой полости разделения и дном 11. Крышка этой полости и её дно образуют вдоль своих периметров со стенкой корпуса кольцевые щели. Кольцевая щель 12 крышки полости обеспечивает равномерное по её протяженности поступление аэросуспензии из полости распределения в полость разделения. Кольцевая щель 13 дна полости обеспечивает проход пыли, оседающей на стенках полости при разделении аэросуспензии в полость отвода её.The separation cavity of the aerosuspension is formed by the walls of the body, the cover of the separation cavity and the bottom 11. The cover of this cavity and its bottom form annular slots along their perimeters with the body wall. The annular gap 12 of the lid of the cavity provides a uniform flow of aerosuspension from the distribution cavity to the separation cavity. An annular gap 13 of the bottom of the cavity allows the passage of dust deposited on the walls of the cavity during separation of the aerosuspension into the exhaust cavity.
Удлинитель вала посредством подшипника 14 сочленен с патрубком отвода очищенного газа и подшипника 15 - с дном полости разделения. В полости разделения на удлинителе вала двигателя закрепляют дно 16 в форме диска и крышку 17 ротора в форме кругового кольца. Между ними крепят лопасти 18 радиально-осевого центростремительного компрессора. В качестве обечайки ротора применяют мелкоячеистую сетку 19. Удаление пыли со стенок полости разделения ведут скребком обода 20, размещенного в пазу верха полости разделения. Обод перемещают в пазу червячной парой, приводимой в действие через прорезь в корпусе электродвигателем, закрепленным вне полости. Удаление пыли из полости отвода ведут через патрубок с фланцем 21.The shaft extension by means of the bearing 14 is articulated with a pipe of the outlet of the cleaned gas and the bearing 15 with the bottom of the separation cavity. In the separation cavity on the motor shaft extension, a bottom 16 in the form of a disk and a rotor cover 17 in the form of a circular ring are fixed. Between them, the blades 18 of the radial-axial centripetal compressor are fixed. As the shell of the rotor, a fine-mesh mesh 19 is used. Dust removal from the walls of the separation cavity is carried out by a scraper of the rim 20 located in the groove of the top of the separation cavity. The rim is moved into the groove by a worm pair driven through a slot in the housing by an electric motor mounted outside the cavity. Dust removal from the exhaust cavity is carried out through a pipe with a flange 21.
3. На процесс разделения аэросуспензий влияют параметры, характеризующие и сетку, и аэросуспензию. Одним из таких параметров для сетки является линейная скорость ее движения, которую определяют из формулы:3. The parameters characterizing both the grid and the aerosuspension influence the process of separation of aerosuspensions. One of these parameters for the grid is the linear velocity of its movement, which is determined from the formula:
Vs = 2тгRn (1), где Vs - линейная скорость сетки (м/сек); R - удаленность сетки от оси вращения (м); п - число оборотов сетки за единицу времени (об./сек).Vs = 2trRn (1), where Vs is the linear velocity of the grid (m / s); R is the remoteness of the grid from the axis of rotation (m); p - the number of revolutions of the grid per unit time (vol./sec).
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Значимым параметром является размер ячейки сетки в направлении вращения. Обозначим его £ . Помимо размера ячейки сетки для оценки её эффективности нам понадобится знание толщины (диаметра) проволоки сетки, которую обозначим d.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) A significant parameter is the size of the mesh cell in the direction of rotation. Denote it by £. In addition to the size of the mesh cell, to assess its effectiveness, we need knowledge of the thickness (diameter) of the mesh wire, which we denote by d.
Поток аэросуспензии, направляемый в пространство между сеткой и стенкой корпуса, составлен из частиц двоякого рода. Прежде всего, это молекулы газа и испарившихся твердых частиц. Размеры молекул очень малы. Например, диаметр молекулы азота оценивается в 3,5 ÷ 3,7 А (1 А = 10-10M), что позволяет полагать размер этой группы частиц воздуха меньшим Ю-9 метра.The flow of aerosuspension directed into the space between the grid and the wall of the housing is composed of particles of two kinds. First of all, these are gas molecules and evaporated solid particles. The size of the molecules is very small. For example, the diameter of nitrogen molecules is estimated at 3.5 ÷ 3.7 A (1 A = 10- 10 M), which allows to assume the size of the group of air particles smaller Yu-9 meters.
И молекулы газа, и частицы пыли находятся в постоянном движении. Различие в характере их движения обусловлено, прежде всего, различием их масс. Чем больше масса, тем меньше средняя скорость движения частиц такой массы. Скорости молекул зависят от температуры и подчиняются максвелловскому распределению молекул по скоростям. Например, при нормальных условиях (О 0C и 760 мм рт. ст.), молекула углекислого газа имеет среднюю квадратичную скорость равную 390 м/сек. Молекула водорода, в тех же условиях - 1840 м/сек. Пылинка размером 1 -10-6 M имеет массу многократно, превышающую массу молекулы водорода и потому её скорость соответственно меньше скорости молекул любого из газов, если полагать её подчиняющейся распределению скоростей Максвелла. Для такой частицы при плотности 1000 кr/м3 и нормальных условиях средняя квадратичная скорость равна 5 -Ю-3 м/сек. Такая частица перемещается со скоростью потока газа.Both gas molecules and dust particles are in constant motion. The difference in the nature of their movement is due primarily to the difference in their masses. The larger the mass, the lower the average particle velocity of such a mass. Molecular velocities are temperature dependent and obey Maxwell's molecular velocity distribution. For example, under normal conditions (0 0 C and 760 mm Hg), a carbon dioxide molecule has a mean square velocity of 390 m / s. A hydrogen molecule, under the same conditions - 1840 m / s. Speck size of 1 -10 6 M has a mass several times greater than the weight of the hydrogen molecule and hence its velocity less than the velocity of the molecules, respectively any of the gases, if we assume it obeys the Maxwell distribution of speeds. For such particles at a density of 1000 Kr / m 3 and under normal conditions the mean square velocity is 3 -YU- 5 m / sec. Such a particle moves at a gas flow rate.
Второй момент, различающий характер движения частиц пыли и молекул, состоит в том, что молекулы соударяются упруго, тогда как нейтральные или разноименно заряженные частицы пыли при столкновениях агрегатируют в более крупные.The second point that distinguishes the nature of the movement of dust particles and molecules is that the molecules collide elastically, while neutral or oppositely charged dust particles aggregate into larger ones during collisions.
Отбрасывая частицы пыли действием ротора к стенкам корпуса ротоклона, повышают концентрацию их у стенок. Этим способствуют увеличению вероятности столкновения, то есть возрастанию скорости осаждения. При этом, в установившемся режиме, концентрация пыли в пространстве, примыкающем к сетке, уменьшается, однако хаотичное движение молекул постоянно вводит в него частицы не успевшие укрупниться. По этой причине отбор газа непосредственно из пространства около ротора недостаточно эффективен. Он сопоставим с эффективностью циклона, в котором реализуют аналогичный «oтбop».Discarding dust particles by the action of the rotor to the walls of the rotoclone body, they increase their concentration at the walls. This contributes to an increase in the probability of collision, that is, an increase in the deposition rate. In this case, in the steady state, the concentration of dust in the space adjacent to the grid decreases, however, the random movement of molecules constantly introduces particles that did not have time to become larger. For this reason, the selection of gas directly from the space near the rotor is not effective enough. It is comparable to the efficiency of a cyclone, which implements a similar “sampling”.
При отборе газа из полости ротора ему необходимо пройти через движущуюся сетку. Величина нормальной составляющей скорости частиц и молекул суспензии uP) должна быть такой, чтобы частица или молекула за время смены ячейки г успела пройти путь равный половине толщины проволоки сетки, то есть 0,5d. В предположении, что проволока круглая, если она преодолеет это расстояние, то будет отброшена внутрь полости ротора, если нет, то будет отброшена к стенке корпуса. Следовательно: r = 0,5d/up (2)When taking gas from the rotor cavity, it needs to go through a moving grid. The magnitude of the normal component of the velocity of the particles and molecules of the suspension u P) must be such that the particle or molecule during the change of cell g has time to go a path equal to half the thickness of the wire mesh, i.e. 0.5d. Under the assumption that the wire is round, if it overcomes this distance, it will be discarded inside the rotor cavity, if not, it will be discarded to the wall of the housing. Therefore: r = 0.5d / u p (2)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Но т равно и частному от деления размера ячейки сетки £ на линейную её скорость vs, из чего, с учетом уравнения (1), следует, что: г = £/2πRn (3).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) But m is equal to the quotient of dividing the grid cell size £ by its linear velocity v s , which, taking into account equation (1), implies that: r = £ / 2πRn (3).
Идентичность левых частей уравнений (2) и (3) позволяет записать, чтоThe identity of the left-hand sides of equations (2) and (3) allows us to write that
0,5d/Up = !72тrRn, откуда: Up = тr -Rd -ri ^-1 (4), где0.5d / Up =! 72trRn, whence: Up = tr -Rd -ri ^ - 1 (4), where
Up- скорость частицы (м/сек); π - постоянное число, равное 3,14... ;Up- particle velocity (m / s); π is a constant number equal to 3.14 ...;
R - радиус сетки ротора (м); d -диаметр проволоки сетки (м); п - число оборотов ротора в единицу времени (об/сек);R is the radius of the rotor mesh (m); d is the diameter of the wire mesh (m); p - the number of revolutions of the rotor per unit time (r / s);
£ - размер ячейки сетки (м).£ - mesh cell size (m).
Таким образом, для всех компонентов аэросуспензии критической является нормальная составляющая их скорости. Если эта скорость меньше следующей из уравнения (4), то частица не сможет преодолеть сетку при сколь угодно малом её размере.Thus, for all components of aerosuspension, the normal component of their velocity is critical. If this speed is less than the following from equation (4), then the particle will not be able to overcome the grid with an arbitrarily small size.
Поскольку в правой части уравнения все величины характеризуют параметры ротора, то возможность через их значения оценивать достаточную для преодоления сетки скорость частиц представляется значимой. Более того, полагая статистически равномерным распределение частиц в пространстве перед ячейкой сетки с учетом их размеров, можно оценивать в процентах их долю, прошедшую через сетку. И, наконец, распределение 'Максвелла включает в себя широкий спектр значений скоростей. Та часть спектра, скорости которой не достигают значений, определяемых уравнением (4) будет задержана.Since all quantities characterize the rotor parameters on the right side of the equation, the ability to estimate the particle velocity sufficient to overcome the grid through their values seems significant. Moreover, assuming that the distribution of particles in space in front of the grid cell is statistically uniform, taking into account their size, their percentage that has passed through the grid can be estimated as a percentage. And finally, the Maxwell distribution includes a wide range of velocity values. That part of the spectrum whose velocities do not reach the values determined by equation (4) will be delayed.
При этом значимо и направление ввода аэросуспензии в пространство между стенкой корпуса и сеткой ротора устройства. Очевидно преимущество её ввода в осевом направлении. Результатом её контакта с сеткой ротора является обретение скорости, направленной по касательной к траектории места контакта. Действием потока газа результирующая скорость будет направлена под острым углом к образующей цилиндра корпуса, то есть путь частицы больше удаленности точки контакта от стенки корпуса, благодаря чему возрастает вероятность агрегатирования. Средняя скорость молекул превосходит скорость сетки. Они либо получают импульс в том же направлении, что и частицы, либо проходят в полость ротора. Оба эти процесса уменьшают концентрацию молекул в пространстве около сетки, чем увеличивают длину их свободного пробега.Moreover, the direction of introducing aerosuspension into the space between the wall of the housing and the grid of the rotor of the device is also significant. Obviously, the advantage of its input in the axial direction. The result of its contact with the rotor grid is the acquisition of speed directed along the tangent to the path of the contact point. By the action of the gas flow, the resulting speed will be directed at an acute angle to the generatrix of the cylinder of the body, that is, the path of the particle is greater than the distance of the contact point from the wall of the body, thereby increasing the likelihood of aggregation. The average speed of molecules exceeds the speed of the grid. They either receive momentum in the same direction as the particles, or pass into the rotor cavity. Both of these processes reduce the concentration of molecules in the space near the grid, thereby increasing their mean free path.
Примеры оценки эффективности ротоклона.Examples of evaluating the effectiveness of rotoclone.
4. Примем, что ротоклон применен для очистки газа цементного производства с объемом аэросуспензии 10 м3/ceк. При радиусе сетки 0,5 м и высоте 0,3 м, её площадь составит 0,94 м2, а4. We assume that rotoclone is used for gas purification of cement production with an aerosuspension volume of 10 m 3 / sec. With a mesh radius of 0.5 m and a height of 0.3 m, its area will be 0.94 m 2 , and
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) скорость потока аэросуспензии должна быть порядка 10,6 м/сек. Скорость пыли примерно равна скорости потока аэросуспензии.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) aerosuspension flow rate should be of the order of 10.6 m / s. The dust velocity is approximately equal to the aerosuspension flow rate.
Для приведения ротора в движение выберем синхронный двигатель с числом оборотов 3000 об/мин, т. е. п = 50 об/сек, диаметр проволоки сетки d = 5-Ю-4 м, а I- 2 -Ю-3 м. Подставив в уравнение (4), имеем up = 19,6 м/сек. Очевидно, что ни одна из частиц имеющих скорость 10,6 м/сек в полость ротора проникнуть не сможет. Разумеется, это заключение не является безусловным по ряду причин. Во-первых, скорость в 10,6 м/сек найдена без учета наличия сетки, которая сокращает площадь и потребует или увеличения скорости потока, или уменьшения производительности устройства, или увеличения высоты сетки и пр. Эти «или» легко учесть более детальными расчетами.For driving the rotor in motion choose synchronous motor at a speed of 3000 rev / min, t. E. N = 50 rev / sec, the diameter of the wire mesh d = 5 Yu-4-m, and I- -YU- 3 m 2. Substituting in equation (4), we have u p = 19.6 m / s. Obviously, not one of the particles having a speed of 10.6 m / s can penetrate into the rotor cavity. Of course, this conclusion is not unconditional for a number of reasons. Firstly, a speed of 10.6 m / s was found without taking into account the presence of a grid, which reduces the area and requires either an increase in the flow rate, or a decrease in the productivity of the device, or an increase in the height of the grid, etc. These "or" are easily taken into account in more detailed calculations.
5. Есть моменты, которые должны отрабатываться опытным путем. Например, каждая молекула азота, кислорода и углекислого газа при нормальных условиях испытывает около 5-108 столкновений в секунду. Ничто не мешает такой молекуле, учитывая направленность потока аэросуспензии и его разреженность в околосеточном пространстве, «втaщить» частицу размером в 10 А в ячейку сетки. Хаотичность характера движения молекул предопределяет равновероятность наличия скоростей по всем возможным направлениям, в том числе и нормальном. Вероятность реализации такого рода явлений может быть оценена по весовой концентрации частиц в аэросуспензии и очищенном газе.5. There are moments that must be practiced empirically. For example, each molecule of nitrogen, oxygen and carbon dioxide under normal conditions experiences about 5-10 8 collisions per second. Nothing interferes with such a molecule, given the directivity of the aerosuspension flow and its sparseness in the near-grid space, “pull” a 10 A particle into the mesh cell. The random nature of the motion of molecules determines the equiprobability of the presence of velocities in all possible directions, including normal. The probability of this kind of occurrence can be estimated by the weight concentration of particles in the aerosuspension and purified gas.
Из уравнения (3) можно найти время периода смены ячеек сетки (г), т = 1,3 -Ю-5 сек или частоте 0,8-105. Эта частота сопоставима с частотой столкновений молекул. Её можно изменять, меняя параметры сетки, как и частоту столкновений молекул, изменением температуры и степени разрежения. Влияние этих изменений на производительность ротоклона, его селективность значимо.From equation (3), we can find the time of the period of the change of mesh cells (g), m = 1.3 -J- 5 sec or a frequency of 0.8-10 5 . This frequency is comparable to the collision frequency of molecules. It can be changed by changing the parameters of the grid, as well as the frequency of collisions of molecules, by changing the temperature and the degree of rarefaction. The influence of these changes on the productivity of rotoclone, its selectivity is significant.
Проведенное рассмотрение показывает, что ротоклон с сеткой не может гарантировать полное исключение прохода наночастиц. Однако позволяет полагать, что значимая их часть, при достаточной экспериментальной проработке, может быть задержана.A review shows that a rotoclone with a grid cannot guarantee complete exclusion of the passage of nanoparticles. However, it can be assumed that a significant part of them, with sufficient experimental study, can be delayed.
В местах массового скопления людей (зрелищные, лечебные, учебные учреждения, метрополитен, иные транспортные средства), может быть рекомендована очистка воздуха ротоклоном. Например, при производительности 10 м3/ceк и потребности человека 1 литр/сек, рассмотренный в четвертом примере ротоклон может обеспечить 10 тысяч человек очищенным воздухом.In crowded places (entertainment, medical, educational institutions, metro, other vehicles), air purification by rotoclone may be recommended. For example, with a productivity of 10 m 3 / sec and human needs 1 liter / sec, the rotoclone considered in the fourth example can provide 10 thousand people with purified air.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ТаблицаSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Table
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ разделения аэросуспензии использованием фильтрации движущейся сеткой, действия центробежных, центростремительных сил, сил тяжести и инертности пыли, различия условий конденсации компонентов аэросуспензии, отличающийся тем, что поток аэросуспензии направляют параллельно оси вращения ротора сверху вниз; очищенный газ сжимают в приосевой полости ротора и выводят по назначению; в пространстве около сетки создают разрежение газа.1. The method of separation of aerosuspension using filtering by a moving mesh, the action of centrifugal, centripetal forces, gravity and dust inertness, differences in the condensation conditions of the components of the aerosuspension, characterized in that the flow of the aerosuspension is directed parallel to the axis of rotation of the rotor from top to bottom; the purified gas is compressed in the axial cavity of the rotor and removed as intended; create a rarefaction of gas in the space near the grid.
2. Ротоклон, включающий в себя круглый цилиндрический корпус, ротор, полости распределения и разделения аэросуспензии, полость отвода пыли, патрубки подачи аэросуспензии, отвода очищенного газа и пыли и двигатель, имеющий удлиненный вал, который введен в полость разделения аэросуспензии, где вращает ротор, отличающийся тем, что обечайку ротора выполняют сетчатой; между его дном в виде диска и крышкой в виде кругового кольца закрепляют лопасти радиально- осевого центростремительного компрессора; в полости разделения пыль удаляют скребками, перемещаемыми ободом. 2. A rotoclone comprising a circular cylindrical body, a rotor, air suspension distribution and separation cavities, a dust extraction cavity, aerosuspension supply nozzles, purified gas and dust exhaust and an engine having an elongated shaft that is inserted into the aerosuspension separation cavity where the rotor rotates, characterized in that the rotor casing is mesh; between its bottom in the form of a disk and a lid in the form of a circular ring fix the blades of a radial-axial centripetal compressor; in the separation cavity, dust is removed by scrapers moved by the rim.
PCT/RU2009/000483 2008-11-10 2009-09-22 Method for fractionating an air suspension and a rotoclone WO2010053404A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201100465A EA201100465A1 (en) 2008-11-10 2009-09-22 METHOD OF SEPARATION OF AEROSPENSION, ROTOCLONE
SK5033-2011A SK50332011A3 (en) 2008-11-10 2009-09-22 Method of separation aerosuspenzion

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008144345 2008-11-10
RU2008144345/15A RU2385758C1 (en) 2008-11-10 2008-11-10 Method for separation of aerosuspension, rotoclone

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010053404A1 true WO2010053404A1 (en) 2010-05-14

Family

ID=42153068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000483 WO2010053404A1 (en) 2008-11-10 2009-09-22 Method for fractionating an air suspension and a rotoclone

Country Status (5)

Country Link
EA (1) EA201100465A1 (en)
RU (1) RU2385758C1 (en)
SK (1) SK50332011A3 (en)
UA (1) UA100185C2 (en)
WO (1) WO2010053404A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108854313A (en) * 2018-07-10 2018-11-23 佛山市金净创环保技术有限公司 A kind of application method of air cleaning unit and the device
CN108905255A (en) * 2018-07-10 2018-11-30 佛山市金净创环保技术有限公司 A kind of fluid circulating device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3816981A (en) * 1971-05-24 1974-06-18 Clayson Nv Rotary air filter
SU919714A1 (en) * 1980-07-29 1982-04-15 Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана Centrifugal dust and moisture separator
RU1768243C (en) * 1989-09-29 1992-10-15 Одесский технологический институт пищевой промышленности им.М.В.Ломоносова Dust trap-fan
US6372005B1 (en) * 1997-10-17 2002-04-16 Paul Fiacco Air filtering device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3816981A (en) * 1971-05-24 1974-06-18 Clayson Nv Rotary air filter
SU919714A1 (en) * 1980-07-29 1982-04-15 Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана Centrifugal dust and moisture separator
RU1768243C (en) * 1989-09-29 1992-10-15 Одесский технологический институт пищевой промышленности им.М.В.Ломоносова Dust trap-fan
US6372005B1 (en) * 1997-10-17 2002-04-16 Paul Fiacco Air filtering device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108854313A (en) * 2018-07-10 2018-11-23 佛山市金净创环保技术有限公司 A kind of application method of air cleaning unit and the device
CN108905255A (en) * 2018-07-10 2018-11-30 佛山市金净创环保技术有限公司 A kind of fluid circulating device

Also Published As

Publication number Publication date
UA100185C2 (en) 2012-11-26
EA201100465A1 (en) 2011-10-31
SK50332011A3 (en) 2011-10-04
RU2385758C1 (en) 2010-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7594941B2 (en) Rotary gas cyclone separator
US4198290A (en) Dust separating equipment
CA2789412C (en) Advanced particulate matter control apparatus and methods
NL9300651A (en) Rotary particle separator with non-parallel separation channels, and a separation unit.
RU2009118341A (en) AMORPHIC SUBMICRON PARTICLES
ES8705255A1 (en) Multistage rotary dust collector.
US20200016522A1 (en) Centrifugal Mesh Mist Eliminator
WO2010053404A1 (en) Method for fractionating an air suspension and a rotoclone
US4923491A (en) Centrifugal filter for separating aerosol particles from a gas stream
US6752857B1 (en) Sand/dust filtering system
KR101309829B1 (en) cleaning apparatus of bag filter unit
GB2337473A (en) A boundary layer separator
WO2013164002A2 (en) Processing fluids by passing through helical path(s) and being subjected to electric or magnetic field
EP0531592A1 (en) Filtering particulate material from air or other gas
AU2014315758A1 (en) An air cleaner and a method of use
US20170341030A1 (en) Dynamic filtration technology
CN102172459A (en) Rotary cyclone separator
RU2496584C1 (en) Rotary dust cleaner
WO1995017239A1 (en) Apparatus for removing particles from a fluid
RU153516U1 (en) DUST CATCHER CLASSIFIER
RU2596247C1 (en) Device for cleaning dusty gases
CN218760169U (en) Sand prevention filtration equipment and vehicle
KR20200109051A (en) A apparatus for removing the fine dust
RU2361649C1 (en) Continuous self-regenerating cyclone filter for cleaning of gases from dust
RU100737U1 (en) CYCLONE FILTER

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09825044

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201100465

Country of ref document: EA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 50332011

Country of ref document: SK

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201104108

Country of ref document: UA

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09825044

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1