фильтр для очистки воздуха

Формула изобретения

Фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем, выполненный с отверстием в нижней части, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде сужающихся дозвуковых сопл с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, рубашку со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, форсунки для обдува сжатым воздухом фильтрующего элемента, установленные на крышке корпуса, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, на которой размещена пористая пластина, соизмеримая ее размерам, отличающийся тем, что пористая перегородка образована первой и второй по ходу поступления всасываемого воздуха торцевыми поверхностями с капиллярами, причем первая торцевая поверхность имеет форму полуэллипсоида вращения, центр впадины которого находится на оси поступающего всасываемого потока, а вторая торцевая поверхность плоская и соединена с отражающей перегородкой, при этом входные отверстия капилляров выполнены воронкообразными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке сжатого воздуха, в особенности от туманов, в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно на крупных компрессорных станциях со значительным суточным расходом сжатого воздуха.

Известен фильтр для очистки воздуха (а.с.№1119713, М. кл В 01 D 45/24, 1990), содержащий корпус с коническим днищем и верхней крышкой, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности штуцера ввода очищаемого воздуха, при этом корпус выполнен с отверстием в нижней части днища, снабжен рубашкой со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, а штуцеры ввода очищаемого воздуха выполнены в виде сужающихся дозвуковых сопел с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеют со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки, кроме этого фильтр снабжен форсунками для обдува сжатого воздуха фильтрующего элемента, установленными в крышке корпуса, конденсатоотводчиком, установленным в отверстии днища корпуса, и отражательной перегородкой.

Недостатком этого устройства являются затраты сжатого воздуха при дополнительном сбросе конденсата, получаемого в процессе тепловлажностной обработки всасываемого атмосферного воздуха в суживающемся дозвуковом сопле и омываемом с поверхности отражательной перегородки в днище фильтра.

Известен фильтр для очистки воздуха (патент РФ №2050945, МПК В 01 D 46/24, 1995, Бюл. №36), содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде сужающихся дозвуковых сопл с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, рубашку со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, форсунки для обдува сжатым воздухом фильтрующего элемента, установленные на крышке корпуса, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, на которой размещена пористая пластина соизмеримая ее размерам.

Недостатком этого устройства является невысокая степень тепловлажностной обработки всасываемого атмосферного воздуха при воздействии периферийного горячего потока повышенной ударной энергии по сравнению с осевым потоком на пористую пластину за счет скоагулировавшейся в периферийном потоке капельной массы, что приводит к снижению эффективности процесса охлаждения из-за неполного случайно-вероятностного испарения массы капельного конденсата на удаленных от центра участках пористой пластины.

Задачей предложенного изобретения является обеспечение равномерности испарения массы капельного конденсата во всех капиллярах пористой пластины путем плавного увеличения длины капилляров от ее центра к краям и большего сбора капельной массы, поступающей с воздушным потоком за счет воронкообразного исполнения входа в капилляры.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воздуха, содержащий корпус с коническим днищем, выполненным с отверстием в нижней части, перфорированный металлический цилиндр, обтянутый проволочной сеткой с фильтрующим элементом, соединенный со штуцером вывода очищаемого воздуха и имеющий коническую насадку с радиальными канавками на внешней поверхности, штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненные в виде сужающихся дозвуковых сопл с криволинейными канавками на внутренней поверхности и имеющие со стороны входа металлические сетки, рубашку со штуцерами ввода и вывода сжатого воздуха, форсунки для обдува сжатым воздухом фильтрующего элемента, установленные на крышке корпуса, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, и отражательную перегородку, на которой размещена пористая пластина, соизмеримая ее размерам, при этом пористая перегородка образована первой и второй но ходу поступления всасываемого воздуха, торцевыми поверхностями с капиллярами, причем первая торцевая поверхность имеет форму полуэллипсоида вращения, центр впадины которого находится на оси поступающего всасываемого потока, а вторая торцевая поверхность плоская и соединена с отражающей перегородкой, а входные отверстия капилляров выполнены воронкообразными.

На фиг.1 дана принципиальная схема фильтра для очистки воздуха; на фиг.2 изображена отражательная перегородка с пористой пластиной по фиг.1.

Фильтр для очистки воздуха состоит из корпуса 1 с коническим днищем 2 и верхней крышкой 3, перфорированного металлического цилиндра 4, обтянутого проволочной сеткой 5 с фильтрующим элементом 6, штуцера 7 вывода очищаемого воздуха, имеющего коническую насадку 8 с радиальными канавками 9, штуцера 10 ввода очищаемого воздуха, штуцеров ввода 11 и вывода 12 сжатого воздуха, заполняющего полость рубашки 13, при этом штуцер 10 выполнен в виде суживающегося дозвукового сопла с криволинейными канавками 14 на внутренней поверхности и имеет со стороны входа атмосферного воздуха металлические сетки 15, кроме того, в корпусе 1 укреплены форсунки 16, а в днище 2 установлен конденсатоотводчик 17, к верхней крышке 3 прикреплена отражательная перегородка 18 с жестко закрепленной пористой пластиной 19, при этом пористая перегородка 19 образована первой 20 и второй 21 по ходу поступления всасываемого воздуха торцевыми поверхностями с капиллярами 22, причем первая торцевая поверхность 20 имеет форму полуэллипсоида вращения, центр впадины которого находится на оси поступающего всасываемого потока, а вторая торцевая поверхность 21 плоская и соединена с отражающей перегородкой 18, при этом входные отверстия капилляров 22 выполнены воронкообразными 23.

Фильтр для очистки воздуха работает следующим образом.

Атмосферный воздух, загрязненный капельной влагой и твердыми частицами пыли при положительных температурах окружающей среды или влагой в твердом и жидком состоянии при отрицательных температурах, поступает в многокомпонентном состоянии в штуцеры 10 корпуса 1. Частицы загрязнений, проходящие через съемные металлические сетки 15, в результате уменьшения проходного сечения штуцера 10, выполненного в виде суживающегося сопла, и возрастания скорости всасываемого потока оттесняются к стенке и попадают в криволинейные канавки 14, где, сталкиваясь с другими частицами, укрупняются и становятся ядрами конденсации водяною пара. Закручивание в криволинейных канавках более плотного потока пограничного слоя приводит к вращательному движению всего потока всасываемого воздуха перед входным отверстием суживающегося дозвукового сопла, в виде которого выполнены штуцеры 10, что приводит к более интенсивной коагуляции легких мелких частиц и в конечном итоге улучшает работу фильтра.

После выходного сечения штуцера 10 ввода очищаемого воздуха наблюдается поджатие струи закрученного потока атмосферного всасываемого воздуха, что приводит к коагуляции мелкодисперсных капелек, сконденсировавшихся в процессе завихрения атмосферной влаги. После поджатия происходит внезапное расширение с эффектом Джоуля-Томсона. Внезапное расширение сопровождается снижением скорости обрабатываемого потока воздуха и образованием факела (определяемого углом распыла, т.е. расстоянием до отражательной перегородки), оптимальные размеры которого обеспечивают эффективное использование теплоты испарения. Термодинамически расслоенный в суживающемся дозвуковом сопле атмосферный воздух представляет собой два потока: холодный, насыщенный мелкодисперсной влагой процесса конденсации паров атмосферной влаги, за счет более низкой температуры его по сравнению с окружающей средой, горячий, насыщенный твердыми загрязнениями и крупнодисперсной жидкостью в случае наличия в окружающей фильтр среде дождя, тумана или снежного заряда (снегопад, метель).

Горячий поток с круннодисперсной жидкостью ударяется о периферийную часть торцевой поверхности 20, выполненной в виде полуэллипсоида вращения, и крупнодисперсиая жидкость, имеющая температуру горячего потока, через воронкообразные отверстия 23 заполняет капилляры 22 пористой пластины 19.

Холодный поток, представляющий собой ядро влажного воздуха, выходящего из суживающегося сопла 10, ударяется об осевую часть торцевой поверхности 20, и мелкодисперсная жидкость, имеющая температуру холодного потока, через воронкообразные отверстия 23 заполняет поры 22 пористой пластины 19.

Для увеличения сбора каплеобразной влаги, ударяющейся о пористую перегородку 19, входные отверстия 23 капилляров 22 выполнены воронкообразными, что повышает эффективность процесса снижения температуры атмосферного всасываемою воздуха за счет отбора у него теплоты на испарение.

В связи с тем, что энергия удара горячего периферийного потока превышает энергию холодного осевого потока, т.е. эпюра скоростного напора при ударном воздействии атмосферного всасываемого воздуха на отражательную пористую перегородку 19 имеет вид параболы с осью симметрии, находящейся на оси поступающего потока. Поэтому для обеспечения равномерного процесса испарения влаги, заполняющей капилляры 22, длина которых плавно увеличивается от центра полуэллипсоида вращения (в виде которого выполнена пористая перегородка 19) к его периферии. В результате наблюдается одновременное испарение каплеобразной влаги в капиллярах 22 пористой перегородки 19, что приводит к более глубокому снижению температуры атмосферного всасываемого воздуха, за счет отбора у него тепла на испарение влаги по всему объему капилляров 22.

Оригинальность конструктивного решения заключается в том, что выполнение пористой пластины с торцевой поверхностью полуэллипсоида вращения и порами в виде капилляров, имеющих входные воронкообразные отверстия, позволяет добиться более эффективного сбора каплеобразной влаги и ее дальнейшего равномерного испарения во всех капиллярах по площади пористой пластины, что приводит к более глубокому охлаждению потока атмосферного всасываемого воздуха и соответственно снижению энергозатрат на производство пневмоэнергии.