ИНЕРЦИОННО-ВИХРЕВОЙ СЕПАРАТОР
INERTIAL VORTEX SEPARATOR

Изобретение относится к оборудованию для сухой очистки запыленных газов от дисперсных частиц и разделения многокомпонентных газовых сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Известен горизонтальный вихревой пылеуловитель, содержащий цилиндрический корпус, расположенный горизонтально и образующий внутри его полости вихревую камеру, соосно которому установлен патрубок вывода чистого газа, который заглублен в полость корпуса, на противоположном конце которого установлен тангенциально к корпусу патрубок ввода загрязненного газа, выполняющий одновременно и функцию завихрителя, конический пылесборник, расположенный внизу под корпусом и соединенный посредством продольной прорези с корпусом, при этом в пылесборнике размещен выгрузной транспортер, а прорезь выполнена по всей длине корпуса (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1585010, МПК B04C 3/06, публикация 15.08.90 г.).
Недостатком этого известного пылеуловителя является то, что он обладает недостаточной эффективностью пылеулавливания.
Известен также инерционно-вихревой сепаратор, содержащий входной патрубок для запыленного воздуха, вихревую камеру с завихрителем на входе и коническим диффузором на выходе, расположенный концентрично диффузору конический рассекатель, осадительную камеру со сборником отделенной фазы, имеющую в верхней части отверстие для вывода очищенного газа, вихревая камера снабжена центральным патрубком ввода рециркулирующего газа, сообщенным через газоход с верхней частью осадительной камеры, ограниченной ее коническим участком и внешней поверхностью диффузора (патент RU №2021856, МПК B04C 5/30).
Недостатком данного инерционно-вихревого сепаратора также является невысокая степень очистки технологических газов от мелкодисперсных частиц и невозможность его использования для разделения многокомпонентных газовых сред.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение степени очистки газов от мелкодисперсных частиц и расширение функциональных возможностей сепаратора.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном инерционно-вихревом сепараторе, содержащем входной газоход для очищаемого воздуха, вихревую камеру с завихрителем, конический диффузор, сообщенный с трубопроводом отвода очищенного газа, осадительную камеру со сборником отделенной фазы, согласно изобретению, завихритель и вихревая камера расположены во входном газоходе, выполненном в виде параболоидного конфузора, на выходе вихревой камеры установлено центральное цилиндрическое сопло, соединенное с параболоидным диффузором, сообщающимся с пылеотборным патрубком, установленным соосно последнему и соединенным с осадительной камерой, кроме того, между параболоидным диффузором и коническим диффузором размещена регулируемая кольцевая щель, сообщающаяся с отводным каналом, служащим для отвода части газа с периферийной зоны сепаратора.
На чертеже представлена принципиальная схема инерционно-вихревого сепаратора.
Сепаратор содержит входной газоход для очищаемого воздуха 1, выполненный в виде параболоидного конфузора, в сечении которого расположены завихритель 2 и вихревая камера 3. На выходе вихревой камеры 3 установлено центральное цилиндрическое сопло 4, соединенное с параболоидным диффузором 5, сообщающимся с пылеотборным патрубком 6, установленным соосно последнему и соединенным с осадительной камерой 7. За параболоидным диффузором 5 размещен конический диффузор 8, соединенный с трубопроводом отвода очищенного газа 9. Между параболоидным диффузором 5 и коническим диффузором 8 размещена регулируемая кольцевая щель 10, сообщающаяся с отводным каналом 11, служащим для отвода части газа с периферийной зоны сепаратора.
Инерционно-вихревой сепаратор работает следующим образом.
Газовый поток с транспортируемыми частицами пыли различных размеров подают по входному газоходу 1, выполненному в виде параболоидного конфузора. Затем в параболоидном конфузоре поток ускоряют и подкручивают завихрителем 2. В осевой части конфузора на выходе образуется зона низкого статического давления, что способствует интенсивной коагуляции частиц. В центральном цилиндрическом сопле 4, установленном на выходе вихревой камеры 3, газовый поток, который имеет на выходе из вихревой камеры 3 наиболее выраженные градиентные свойства по сечению потока, стабилизируется.
φ
При входе в параболоидный диффузор 5 газовый поток начинает монотонно снижать тангенциальную скорость по закону потенциального течения: Vr=const, где
φ
V - тангенциальная или окружная скорость газового потока;
r - радиус газового потока.
Это необходимо для появления эффекта инерционного уплотнения и, соответственно, предотвращения турбулизации потока в выходном участке параболоидного диффузора за счет повышения вязкости газа. Формирующийся вдоль оси сепаратора "пылевой шнур" отсасывается пылеотборным патрубком 6, который одновременно является регулятором осевого ускорения и осевой скорости по оси входного газохода 1, выполненного в виде параболоидного конфузора.
Кроме того, эффект инерционного уплотнения и возрастание вязкости газов обусловливает возможность "вытеснения" на периферию сепаратора таких газов, как сернистый ангидрид, двуокись азота, двуокись углерода и некоторых других. Через кольцевую щель 10 и отводной канал 11 эти газы отводятся из периферийной зоны сепаратора, осуществляя тем самым регулирование пограничного слоя, что необходимо для сохранения ламинарной структуры потока.
В коническом диффузоре 8 осуществляется безотрывное течение газового потока к трубопроводу отвода очищенного газа 9.
Инерционно-вихревой сепаратор обеспечивает повышение эффективности очистки газа, особенно при улавливании мелкодисперсных частиц, и позволяет использовать его для разделения многокомпонентных газовых сред.