Разнотемпературная конденсационная камера
DIFFERENT-TEMPERATURE CONDENSATION CHAMBER

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности, в пищевой промышленности.
Известна разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащая нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей, при этом верхнее и нижнее днища соединены между собой по периферийной части при помощи боковых стенок с образованием замкнутой полости, в стенках которой выполнены разъемы для обеспечения возможности подвода внутрь полости трубопроводов рабочего тела и средств измерений, боковые стенки тракта выполнены состоящими из нескольких подвижно соединенных между собой частей, имеющих возможность углового и радиального перемещений как внутрь, так и наружу газового тракта, при этом тракт образован верхним, нижним днищами и боковыми стенками тракта (патент РФ №2478417, Заявка: 2010129716/05, 15.07.2010 МПК: B01D 47/05-прототип).
Указанная разнотемпературная конденсационная камера работает следующим образом.
Очищаемый воздух поступает в компрессор, где происходит его сжатие до заданных параметров. Из компрессора сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха и далее в подогреватель, где ему придается требуемая влажность и температура. Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором, прошедший через увлажнитель сжатого воздуха и подогреватель, подается в разнотемпературную камеру, в которой происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель.
Проходя через образованную зону конденсации в разнотемпературном канале, содержащиеся в очищаемом потоке воздуха аэрозольные частицы представляют собой готовые центры конденсации, что отражается на эффективности всей установки. В этой зоне газообразные и жидкостные примеси, присутствующие в воздушном потоке, конденсируются и оседают на поверхности присутствующих центров, тем самым утяжеляя их до размера капель, которые затем осаждаются на дно канала.
Основными недостатками известной камеры являются: значительные габаритные размеры камеры, относительно небольшая рабочая длина контакта очищаемого потока со стенками камеры, обуславливающая громоздкость всей конструкции при необходимости более длительного контакта потока со стенками камеры, а также недостаточно эффективное отделение капель конденсата из потока очищаемого газа, что снижает эффективность процесса очистки и приводит к значительным потерям энергии.
Задачей предложенного технического решения является устранение указанных недостатков и создание компактной разнотемпературной конденсационной камеры, имеющей большую зону контакта очищаемого газового потока со стенками камеры, применение которой позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной разнотемпературной конденсационной камере, содержащей корпус, нижнее и верхнее днища с патрубками подвода и отвода очищаемого газа, размещенные на корпусе, при этом в корпусе установлены холодная и горячая стенки с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей, образующие газовый тракт для очищаемого газа, согласно изобретению холодная и горячая стенки выполнены в виде витков двухзаходной цилиндрической спирали, при этом на витках одного захода установлены устройства для его охлаждения, а на витках другого захода установлены устройства для его нагрева.
В варианте исполнения, для улучшения условий конденсации и упрощения конструкции, холодная спиральная пластина одного захода выполнена в виде полого тела со штуцерами подвода и отвода рабочего тела.
В варианте исполнения, для упрощения конструкции, горячая пластина другого захода выполнена в виде спиральной пластины с размещенным на ее поверхности электронагревательным элементом.
Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана предложенная разнотемпературная конденсационная камера, на фиг. 2 - предложенная разнотемпературная конденсационная камера в аксонометрии. На чертежах штриховой линией показан газовый тракт. На фиг. 2 корпус не показан.
Предложенная разнотемпературная конденсационная камера содержит корпус 1 с газовым трактом 2, выполненным в виде двухзаходной цилиндрической спирали 3. Витая профилированная полость 4, образованная витками 5 первого захода, причем витки 5 оснащены электронагревательным элементом 6, соединена с подводящим 7 и отводящим 8 патрубками полости 4, а витая профилированная полость 9, образованная витками 10 второго захода, причем витки выполнены из полой спирали, имеющей штуцера подвода 11 и отвода 12 рабочего тела, соединена с подводящим 13 и отводящим 14 патрубками полости 9. С обоих торцов корпус закрыт крышками 15 и 16, в которых установлены подводящие 7, 13 и отводящие 8, 14 патрубки рабочего газа, а также штуцеры подвода 11 и отвода 12 рабочего тела для охлаждения витков 10 спирали 3. На крышке 16 имеется штуцер 17 для отвода конденсата.
Предложенная разнотемпературная конденсационная камера работает следующим образом.
Очищаемый газ подается в подводящие патрубки 7 и 13 и далее поступает в витые профилированные полости 4 и 9, образованные витками 5 первого захода цилиндрической спирали 3 и витками второго захода 10 цилиндрической спирали 3 соответственно. Витки 5 нагреваются электронагревательным элементом 6. Витки 10 охлаждаются рабочим телом, проходящим по полости внутри витка через подводящий 11 и отводящий 12 патрубки. Очищаемый газ проходит по разнотемпературным полостям 4 и 9, образованным нагретыми витками 5 первого захода цилиндрической спирали 3 и холодными витками 10 второго захода. В упомянутых разнотемпературных полостях происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например, механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся зародышей, и их рост до размеров капель. Конденсат стекает вниз под действием силы тяжести и отводится из корпуса через штуцер 17. Далее очищенный газ поступает в отводящие патрубки 8 и 14 и выводится из корпуса 1 наружу для дальнейшего использования.
Разнотемпературная организация процесса конденсации в каналах способствует смещению зоны конденсации от холодной стенки в ядро спирального потока и одновременно позволяет расширить ее по поперечному сечению тракта. При таком температурном режиме основная масса конденсата выделяется не на холодной спирали в виде пленки, а в ядре потока, потому что там создаются первые условия конденсации. Это приводит к более эффективной работе камеры.
Проходя через образованную зону конденсации в разнотемпературном канале, содержащиеся в очищаемом потоке воздуха аэрозольные частицы представляют собой готовые центры конденсации, что отражается на эффективности всей установки. В этой зоне газообразные и жидкостные примеси, присутствующие в воздушном потоке, конденсируются и оседают на поверхности присутствующих центров, тем самым утяжеляя их до размера капель, которые затем осаждаются и отводятся через штуцер 17.
Образовавшиеся капли под действием центробежных сил, возникающих при движении очищаемого потока газа в спиралевидном канале, прижимаются к стенкам корпуса и стекают вниз, к штуцеру 17, для их последующего удаления.
Спиральная организация очищаемых потоков способствует увеличению зоны их контакта с разнотемпературной камерой и созданию вихревых потоков из-за центробежных сил и трения о стенки разнотемпературного канала, создающих дополнительные условия для соприкосновения и увеличения конденсирующихся частиц.
Использование предложенного технического решения позволит создать компактную разнотемпературную камеру, имеющую большую зону контакта очищаемого газового потока с рабочей зоной и обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.