устройство для очистки воздуха

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА, содержащее цилиндроконический корпус с входным патрубком и электромагнитным сепаратором, включающим внешний цилиндр с размещенной снаружи электромагнитной системой и внутренний сепарационный цилиндр с центральным электродом, отличающееся тем, что внешний цилиндр сепаратора посредством конуса с трубопроводом и накопителем мелких фракций соединен с цилиндрической частью корпуса, при этом входной патрубок размещен тангенциально к цилиндрической части корпуса, которая снабжена центральной выхлопной трубой, соединенной с нижней частью сепарационного цилиндра, причем выхлопная труба снабжена эмиттером низкоэнергетических электронов, размещенным по оси под электродом сепарационного цилиндра.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитная система выполнена в виде электромагнитной катушки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обеспыливанию воздуха и может быть использовано в промышленности строительных материалов и других отраслях народного хозяйства.

Известен электромагнитный циклон, содержащий корпус, тангенциальный входной патрубок, центральный выходной патрубок, вокруг которого по всей его длине размещена электромагнитная система, выполненная в виде пустотелой спиральной направляющей из немагнитного материала, в которой размещены электромагниты [1]

Однако данное устройство не достаточно эффективно, так как не улавливает мелкодисперсные фракции, имеет перерасход электроэнергии (высокие токи), а наличие жидкостного контура электромагнитов приводит к эксплуатационным и техническим неудобствам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электрический пылеуловитель со стержневым разрядным электродом, цилиндрическим дырчатым или сетчатым собирательным электродом и общей для них металлической трубой кожухом, снабженной обмотками трехфазного тока, выполненными с уменьшающимися числом пар полюсов [2]

Однако данное устройство требует предварительной очистки с целью снижения начальной концентрации взвешенных частиц, слишком сложной магнитной системы для образования вращающегося поля, очень высокого напряжения (десятки тысяч вольт) для ионизации газа.

Задачей изобретения является повышение эффективности очистки вентиляционных выбросов от пылей тонких фракций и аэрозолей.

Эта задача решается тем, что в предлагаемом устройстве для очистки воздуха, содержащем внешний цилиндр, в котором установлены сепарационный цилиндр и центральный электрод, согласно изобретению внешний цилиндр, выполненный из немагнитного материала, через конус в нижней части соединен с корпусом циклона с прикрепленными к последнему тангенциальным входным патрубком, центральной выхлопной трубой в верхней части, переходящей в сепарационный цилиндр, и бункером для сбора пыли в нижней части, причем в центре выхлопной трубы размещен эмиттер низкоэнергетических электронов, конус соединен с трубопроводом и накопителем тонких фракций, а извне внешнего цилиндра установлена электромагнитная катушка.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1 с прикрепленным тангенциальным входным патрубком 2, установленный на бункер для сбора пыли 3. В корпусе 1 установлена выхлопная труба 4, в центральной части которой размещен эмиттер 5 низкоэнергетических электронов (например, термоэлектронный с вдувом электронов низких энергий дополнительным газом). Выхлопная труба 4 выше эмиттера 5 переходит в сепарационный цилиндр 6. В центре сепарационного цилиндра 6 размещен центральный электрод 7, образующий совместно с сепарационным цилиндром 6 электрическую пару. Извне сепарационного цилиндра 6 установлен внешний цилиндр 8 из немагнитного материала, переходящий в нижней части в конус 9, соединенный с корпусом 1. Внешний цилиндр 8 и конус 9 образуют цилиндрическую 10 и коническую 11 полости, соединенные с трубопроводом 12 и накопителем мелких фракций 13. Извне внешнего цилиндра 8 установлена электромагнитная катушка 14.

Устройство работает следующим образом.

Запыленный газовый поток поступает через тангенциальный входной патрубок 2 в корпус 1. В результате вращательно-поступательного движения потока крупные пылевые фракции отбрасываются на стенки корпуса 1 и осаждаются в бункере 3, а газовый поток с взвешенными в нем мелкодисперсными фракциями поступает в выхлопную трубу 4. После ионизации дисперсных частиц электронами низких энергий, вдуваемыми эмиттером 5, они под действием сил Лоренца приобретают вращательно-поступательные движения во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях, образованных электрическими потенциалами, приложенными между центральным электродом 7 и сепарационным цилиндром 6, а также постоянным электрическим током, протекающим через электромагнитную катушку 14. Сепарационный цилиндр 6 заземлен. Движение ионизированных частиц в области сепарационного цилиндра 6 приводит к так называемому "ионному ветру", вызывающему соответствующее вращательно-поступательное движение всего газового потока. При определенных значениях напряженностей электрических и магнитных полей скорость газового потока может достигать десятки-сотни м/с, достаточных для сепарации центробежными силами пылевых фракций, дисперсность которых достигает 10^-1 мк. Отброшенные пылевые частицы вместе с незначительной частью газового потока поступают через стенку сепарационного цилиндра в цилиндрическую 10 и коническую 11 полости, откуда трубопроводом 12 подается в накопитель 13 мелких фракций.

Для обоснования работоспособности предлагаемого изобретения выведены теоретические формулы движения заряженных частиц в газе высокого давления под действием скрещенных электрических и магнитных полей, а также всего газа под действием заряженных частиц в условиях аэродинамического сопротивления. На основе полученных зависимостей составлен соответствующий алгоритм и проведены расчеты на ЭВМ скоростей образования и движения ионов кислорода воздуха и заряженных аэрозолей, времени нарастания вращения газа до максимальной скорости и времени общего вращательно-поступательного полета аэрозолей до выделения их на стенку сепарационного цилиндра, а также коэффициента разделения, равного отношению концентраций аэрозолей вблизи стенки цилиндра и его центра.

Как показывают расчеты, для закрутки газовоздушной смеси, находящейся в цилиндре длиной 20 см и диаметром 10 см, на протяжении 1 с до скорости порядка сотни м/с, достаточной для отделения 99 аэрозолей (коэффициент разделения порядка 100) диаметром 0,5 мк и массой порядка 10^-14 г, необходимо внедрить в протекающую со скоростью 20 см/с газовоздушную смесь порядка 10¹⁶ электронов за 1 с (это ток порядка 1 мА), приложить электрическое поле 1000 В и создать магнитное поле 1000 эрстед.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным существенно улучшит степень очистки вентиляционных выбросов от пылей тонких фракций и аэрозолей, упростит конструкцию (вместо четырех обмоток трехфазного тока с разным числом пар полюсов применяется одна катушка постоянного тока), значительно понизит прилагаемые напряжения (отсутствует необходимость применения высокого напряжения для коронирующей ионизации газа).