УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В ВЕРТИКАЛЬНОМ КАНАЛЕ

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для удаления воздуха, промышленных газов в атмосферу и выработки дополнительной механической энергии.
Известно устройство для усиления тяги при отводе дымовых и промышленных газов в атмосферу, например, с помощью эжекторов. При этом способе используется энергия струи пара, которая создает разряжение в системе и за счет этого происходит высасывание газа из системы.
[Патент RU №2203453, F 23 L 17/00].
Недостатком указанного устройства являются высокие затраты на его эксплуатацию, заключающиеся в выработке высокотемпературного пара и обслуживание систем под высоким давлением.
Наиболее близким устройством является вытяжное газоочистное устройство, содержащее эластичный газоотводящий ствол в виде двух герметичных цилиндрических оболочек, подогреватель в виде горелок, в котором сжигается, например, жидкое топливо, ороситель в виде форсунок, диспергирующих жидкость.
[Патент RU №2105929, A 23 J 11/00, 02.12.1993].
Недостатком известного устройства является неэффективная работа газоотводящего ствола, из-за частичного вытеснения отводимого воздуха, а также его охлаждения на выходе из трубы по сравнению с температурой в основании трубы. Уменьшение величины разности температур газа и окружающей среды прямопропорционально уменьшает величину геометрического напора.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы вертикального канала.
Технический результат заключается в повышении избыточного давления газа в вертикальном канале и усилении тяги.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения избыточного давления газа в вертикальном канале, содержащем несущий корпус с газоотводящим каналом, источник теплового излучения и увлажнитель, согласно техническому решению, нижняя часть газоотводящего канала снабжена газоходом, выполненным с возможностью регулирования подачи газа, внутренняя поверхность газоотводящего канала выполнена гофрированной или волнистой формы из теплоотражающего материала, а над устьем несущего корпуса установлен отражатель.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в устройстве для получения избыточного давления газа в вертикальном канале, интенсивное нагревание потока газа или воздуха, поступившего по газоходу через регулирующую задвижку, происходит путем лучистого теплообмена над источником теплового излучения, расположенным в основании газоотводящего канала. В результате разрежение увеличивается из-за разности плотностей нагретого воздуха и окружающей среды. Предварительное увлажнение газа при его движении по газоходу до максимально возможного значения при данной температуре, интенсифицирует лучистый теплообмен в канале. При движении вверх газ не остывает. Движущийся по каналу газ поглощает не только тепловое излучение источника, но и отраженный тепловой поток, создаваемый внутренним покрытием канала гофрированной или волнистой формы и внутренней поверхностью отражателя, выполненными из теплоотражающего материала. Эти поверхности не дают тепловым волнам покидать установку, одновременно выполняя функцию теплоизолятора, при этом отражатель и внутреннее покрытие газоотводящего канала практически не нагреваются. Дополнительный нагрев газа отраженным тепловым потоком во время движения газа по вертикальному каналу, разгоняет газ и создает разрежение до регулирующей задвижки газохода.
Способ получения избыточного давления газа в вертикальном канале, может быть реализован, как с нагретым газом, при этом он дополнительно нагревается, так и с атмосферным воздухом. В случае использования атмосферного воздуха площадка воздухозабора может быть окрашена в черный цвет для увеличения температуры всасываемого воздуха в светлое время суток.
Устройство для осуществления способа представлено на рисунке, где 1 - несущий корпус, 2 - газоотводящий канал, 3 - источник теплового излучения, 4 - отражатель, 5 - опоры отражателя, 6 - газоход, 7 - задвижка регулирующая, 8 - увлажнитель, 9 - вентилятор.
3
Пример конкретного выполнения устройства. Несущий корпус 1, выполнен из кирпича высотой 25 метров с вертикальным газоотводящим каналом 2 в виде усеченного конуса (форма корпуса может быть иной) при этом внутренний диаметр основания равен 4 м, а внутренний диаметр устья канала равен 3 м. В нижней части корпуса 1 размещен газоход 6 диаметром 0,3 метра и длиной 10 метров с регулирующей задвижкой 7. В основании газоотводящего канала 2 расположен источник теплового излучения 3, который может быть электрическим или факельного типа, в последнем случае воздух для сгорания топлива поступает через патрубок с дросселем для регулирования факела (на рис. не показан), расход топлива при факельном выполнении составляет 0,0005 м/сек. В газоходе 6 расположен увлажнитель 8 в виде форсунки в которую подается под давлением вода. В случае использования вертикального канала для выработки энергии за счет избыточного давления в газоход 6 устанавливается съемный вентилятор или турбина 9 для передачи вращательного движения, например, на генератор (на рис. не показан). Внутренняя поверхность газоотводящего канала 2 выполнена из полированной гофрированной или волнистой формы алюминиевой фольги. На устье несущего корпуса расположен отражатель 4, установленный на опорах 5, внутренняя поверхность которого также выполнена из полированной алюминиевой фольги. Для сохранения
отражательной способности внутренние поверхности газоотводящего канала 2 и отражателя 4 должны быть обработаны антистатиком во избежание налипания пыли, сажи. Высота опор отражателя выбирается таким образом, что бы он минимально влиял на величину сопротивления газу на выходе из канала. Величина получаемого разрежения, мощность установки и ее параметры рассчитываются индивидуально для каждого конкретного случая.
Устройство работает следующим образом на примере удаления воздуха. Воздух поступает по газоходу 6 с температурой, например, 10°С. Объемы удаляемого воздуха регулируют задвижкой 7, установленной в газоходе, что влияет на температуру нагрева удаляемого воздуха. При движении по газоходу воздух увлажняют распыляемой водой из увлажнителя 8, затем нагревают в основании канала над источником теплового излучения 3 в среднем до температуры 50°. При дальнейшем движении по газоотводящему каналу 2 вверх температура воздуха не снижается, а с учетом подогрева отраженным тепловым потоком, создаваемым внутренней поверхностью газоотводящего канала 2 и отражателем 4, температура воздуха в устье газоотводящего канала 2 составит примерно 55°. Разрежение или избыточное давление газа, создаваемое в канале будет равно 37 Па. Величина получаемого в устройстве разрежения зависит от высоты и диаметра вертикального канала, тепловой мощности источника теплового излучения, отражательной способности внутренних поверхностей, исходной температуры газа или воздуха
Полученное избыточное давление, создаваемое в вертикальном канале, можно использовать для выработки механической энергии при условии установки в газоходе съемного вентилятора или турбины 9 для передачи вращательного движения на генератор (на рис. не показан). С целью использования устройства для удаления воздуха или газа в атмосферу устройство 9 снимается.