Результат интеллектуальной деятельности: Установка для очистки воздуха

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка, содержащая увлажнитель всасываемого воздуха, компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, соединенные последовательно между собой, при этом тракт конденсационной камеры выполнен с соотношением длины к высоте более 20, одна из его продольных стенок выполнена с возможностью радиального перемещения, а выходная часть газового тракта разнотемпературной конденсационной камеры соединена с влагоотделителем, работающим по принципу трубы Вентури (Патент РФ №2323033, 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 установки являются: значительные габаритные размеры разнотемпературной 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.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание установки для очистки воздуха, применение которой позволит обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенной установке, содержащей компрессор, увлажнитель сжатого воздуха, подогреватель, разнотемпературную конденсационную камеру, влагоотделитель, соединенные последовательно, при этом разнотемпературная конденсационная камера состоит из корпуса, нижнего и верхнего днища с патрубками подвода и отвода очищаемого газа, размещенных на корпусе, причем в корпусе установлены холодная и горячая стенки с устройствами обеспечения разности температур их наружных поверхностей, образующие газовый тракт для очищаемого воздуха, отличающаяся тем, что горячая стенка выполнена в виде витков цилиндрической спирали, при этом одна часть холодной стенки выполнена в виде охлаждаемой стенки корпуса камеры, а другая часть холодной стенки выполнена в виде охлаждаемого цилиндра, установленного в центральной части упомянутой спирали.

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана принципиальная схема установки для очистки воздуха, на фиг. 2 - предложенная разнотемпературная конденсационная камера в разрезе.

Установка для очистки воздуха содержит компрессор 1, увлажнитель сжатого воздуха 2, подогреватель сжатого воздуха 3, разнотемпературную конденсационную камеру 4, влагоотделитель 5, соединенные последовательно между собой.

Разнотемпературная конденсационная камера 4 содержит корпус 6, с газовым трактом 7, образованным витками цилиндрической спирали 8, охлаждаемым цилиндром 9, установленным в центральной части упомянутой спирали, и охлаждаемыми стенками корпуса 10. Витки цилиндрической спирали 8 оснащены нагревательным элементом 11. Стенки корпуса 6 имеют полость 12 со штуцерами подвода 13 и отвода 14 охлаждающей жидкости. Между витками цилиндрической спирали 8 и охлаждаемым цилиндром 9, а также между витками цилиндрической спирали 8 и охлаждаемыми стенками корпуса 10 для возможности безпрепятственного стекания конденсата имеются зазоры 15 и 16 соответственно. Газовый 7 соединен с подводящим 17 и отводящим 18 штуцерами для подвода и отвода очищаемого воздуха. С обоих торцов корпус закрыт крышками 19 и 20, в которых установлены подводящие 13, 17 и отводящие 14, 18 патрубки. На крышке 20 имеется штуцер 21 для отвода конденсата.

Предложенная установка для очистки воздуха работает следующим образом.

Очищаемый воздух поступает в компрессор 1. Из компрессора 1 сжатый очищаемый воздух подается в увлажнитель сжатого воздуха 2 и далее в подогреватель 3, где ему придаются требуемые влажность и температура.

Далее сжатый воздух, вырабатываемый компрессором 1, прошедший через увлажнитель сжатого воздуха 2 и подогреватель 3, подается в разнотемпературную конденсационную камеру 4, 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.

Предложенная разнотемпературная конденсационная камера 4 работает следующим образом.

Очищаемый воздух подается в подводящий патрубок 17 и далее поступает в газовый тракт 7, образованный витками цилиндрической спирали 8, охлаждаемым цилиндром 9, установленным в центральной части упомянутой спирали, и охлаждаемыми стенками корпуса 10. Витки цилиндрической спирали 8 оснащены нагревательным элементом 11. Стенки корпуса 10 имеют полость 12 со штуцерами подвода 13 и отвода 14 охлаждающей жидкости. Очищаемый воздух проходит по разнотемпературному газовому тракту 7, образованному нагретыми витками цилиндрической спирали 8, холодным цилиндром 9, установленным в центральной части упомянутой спирали, и холодными стенками корпуса 10. В упомянутом разнотемпературном газовом тракте 7 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 через зазоры 15 и 16 под действием силы тяжести и отводится из корпуса через штуцер 21. Далее очищенный воздух подается в отводящий патрубок 18 и выводится из корпуса 1 наружу.

Одна часть конденсата улавливается в камере 4, а другая, оставшаяся, в расположенном за ней водоотделителе 5. Комплект, состоящий из увлажнителя и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру воздушного потока в широком диапазоне.

Разнотемпературная организация процесса конденсации в канале 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 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 очищаемом потоке, конденсируются и оседают на поверхности присутствующих центров, тем самым утяжеляя их до размера капель, которые затем отводятся через штуцер 21.

Образовавшиеся капли под действием центробежных сил, возникающих при движении очищаемого потока воздуха в спиралевидном канале, прижимаются к стенкам корпуса и стекают вниз через зазоры 16 к штуцеру 21 для их последующего удаления.

Спиральная организация очищаемого потока способствует увеличению зоны его 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 установку, содержащую компактную разнотемпературную камеру, которая имеет большую зону контакта очищаемого газового потока с рабочей зоной камеры, и обеспечить более полное отделение конденсата и механических примесей от потока газа, подвергаемого очистке.