ВИХРЕВОЙ АППАРАТ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
VORTEX APPARATUS USING ULTRASOUND VIBRATIONS

Изобретение относится к устройствам для очистки аэродисперсных газов от дисперсной фазы и может быть использовано в химической, нефтяной и других отраслях промышленности.
Известен вихревой аппарат, содержащий цилиндрический корпус, в котором расположен циклонный элемент с входным патрубком, выхлопной трубой и разгрузочным отверстием для шлама. Во входном патрубке установлен шнековый закручиватель, образующий с элементами корпуса прямоугольные винтовые каналы с уменьшающимся по ходу движения потока сечением (Патент Швеции №423493, МКИ В04С 5/06, опубл. 10.05.82).
Недостаток этого устройства заключается в низкой эффективности газоочистки в связи с тем, что внутри винтовых каналов образуются застойные зоны, что приводит к забиванию каналов, увеличению гидравлического сопротивления и снижению степени очистки аэродисперсных газов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вихревой мультициклонный аппарат, содержащий корпус и расположенные в нем циклонные винтовые элементы с выхлопными трубами, разгрузочным отверстием для шлама, завихритель выполнен из внутренней и наружной втулок, образующих круглый винтовой канал с уменьшающимся сечением по ходу потока, с целью уменьшения зарастания каналов отложениями частиц, завихритель выполнен из фторопласта (Авторское свидетельство №1096003 МКП В04С 5/02, опубл. 07.06.84. Бюл. №21, (прототип)).
Недостаток известного вихревого мультициклонного аппарата заключается в сложности конструкции из-за винтовых проточек и совмещения втулок при образовании винтового канала, а также в недостаточной эффективности очистки аэродисперсных газов.
Задачей изобретения является повышение эффективности сепарации аэродисперсных газов за счет снижения гидравлического сопротивления и степени забивания винтовых каналов отложениями дисперсных частиц.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в интенсификации процесса сепарации аэродисперсных газов.
Указанная задача решается за счет того, что в вихревом аппарате, содержащем корпус, состоящий из винтового закручивающего устройства и трех камер: энергетического разделения, очищенного газа и пылеприемной, выхлопных труб и разгрузочного отверстия для шлама, в отличие от прототипа, в зоне винтового закручивающего устройства установлены магнитострикционные преобразователи, при этом винтовое закручивающее устройство выполнено с двухзаходными каналами с проточками прямоугольного сечения, уменьшающимися по ходу движения потока, в зоне которых смонтированы два магнитострикционных преобразователя, подключенных к генератору ультразвуковых колебаний.
Технический результат, обеспечиваемый вихревым аппаратом с применением ультразвуковых колебаний, выражается в повышении эффективности очистки газов и снижении гидравлического сопротивления устройства. Применение ультразвуковых колебаний при очистке газов позволяет исключить при работе аппарата застойные зоны, что делает невозможным зарастание его внутренних элементов отложениями пыли, это в свою очередь способствует снижению гидравлического сопротивления устройства. Таким образом, создается оптимальный режим работы вихревого аппарата, что дает возможность расширить диапазон устойчивой работы при переменных характеристиках пылегазового потока и повысить производительность и эффективность очистки аэродисперсных газов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез вихревого аппарата с применением ультразвуковых колебаний.
Вихревой аппарат с применением ультразвуковых колебаний в соответствии с чертежом содержит корпус, включающий камеру энергетического разделения 1, внутри которой установлено винтовое закручивающее устройство 2 с диафрагменным каналом для отвода очищенного потока 3, соединенным в верхней по ходу потока части с камерой очищенного газа 4. Над камерой энергетического разделения размещена пылеприемная камера 5, которая снабжена штуцером для подачи входного потока 6. С внешней стороны камеры энергетического разделения расположены два магнитострикционных преобразователя (ПМС - 6-22) 7, снабженные штуцерами для подвода ультразвука от генератора ультразвуковых колебаний (УЗГ 1-4) 8. Для вывода очищенного потока в верхней и нижней части аппарата размещены выходные штуцеры 9 и 10. Отвод скопившегося шлама осуществляется через разгрузочное отверстие для вывода шлама 11. В нижней части аппарата предусмотрено смотровое окно 12 и шламосборник 13.
Вихревой аппарат работает следующим образом.
Аэродисперсная смесь через входной патрубок 6 поступает в каналы винтового закручивающего устройства 2 и под воздействием ультразвука от магнитострикционных преобразователей (ПМС - 6-22) 7 в виде закрученной струи попадает в камеру энергетического разделения 1. Отсепарированная центробежной силой дисперсная фаза под воздействием ультразвука от магнитострикционных преобразователей (ПМС - 6-22) 7 попадает в шламосборник 13, укрупняется и выводится через разгрузочное отверстие 11. Очищенный газ через диафрагменный канал 3 попадает в камеру очищенного газа 4 и удаляется из аппарата через патрубок 10.
Предлагаемая конструкция аппарата за счет использования ультразвуковых колебаний позволяет создать благоприятные условия для эффективного движения дисперсного потока в винтовом закручивающем устройстве, исключает застойные зоны, что приводит к повышению эффективности сепарации и снижению гидравлического сопротивления.
Исследование влияния конструктивных параметров камеры энергетического разделения и винтового закручивающего устройства с применением ультразвука на эффективность сепарации.
Исследования по изучению сепарационных свойств проводились на металлической двухзаходной вихревой трубе D=125·2,5 мм с диаметром по резьбе 175 мм с переменной глубиной нарезки от 10 до 25 мм с шагом нарезки 8,5 мм, условный угол выхода газа α=78°. Наложение ультразвуковых колебаний для очистки газовой смеси проводилось со следующей фиксированной частотой: 18,5; 21,6; 22,1; 23,5 кГц. Лучшие результаты получены при частоте ультразвука 21,6 кГц.
3
3
Очищалась аэродисперсная фтало-воздушная парогазовая смесь от дисперсной фазы, при изменении расходов газа 196-250 нм/ч и дисперсной фазы 0,62-23,0 г/нм. В результате опытов было установлено, что эффективность сепарации в вихревом аппарате с прямоугольными закручивающими каналами составляет 96%. При этом гидравлическое сопротивление ВЗУ находилось в пределах 50 мм вод. ст.
Эксперименты показали, что наложение ультразвуковых колебаний в процессе газоочистки позволяет исключить забиваемость каналов отложениями дисперсной фазы и повысить эффективность сепарации.