Методът за локална смукателна вентилация и устройство за неговото осъществяване - патент България 2046258 -
Употреба: за отстраняване на вредни газове и фини аерозоли, генерирани при заваряване, запояване, галванопластика. Същност на изобретението: замърсеният въздух се изсмуква от зоната на опасни емисии. Смукателният въздух се формира в централната смукателна горелка. Подава се захранващ въздух, който го оформя във въртящ се периферен поток, който екранира централната горелка. Потокът се формира под формата на отворена радиална вентилаторна струя. Задайте дебита на изходящия въздух. Дебитът на подавания въздух се определя от дадено съотношение. За реализиране на метода между тялото и дюзата е разположен завихрител на потока. Корпусът има дифузьор, свързан с него и разположен на нивото на дюзата, изрязана от страната на отвора. Стените на дифузора имат чупка с радиус на кривина, определен от горното съотношение. 2 s.p.f-ly, 3 ill.
Чертежи към патент България 2046258
Изобретението се отнася до вентилационната техника и може да се използва за локално дистанционно отстраняване на вредни газове и фини аерозоли, генерирани при заваряване, запояване, галванопластика и др.
Актуален проблем в промишлените предприятия е пречистването на замърсения въздух от газове, дим или прах, докато най-ефективният начин за вентилация е отстраняването на вредните за околната среда вещества в близост до източника на тяхното изпускане, тъй като се предотвратява разпространението на замърсяване в помещението.
Известни са методи за използване на вихрови потоци във вентилационната технология за увеличаване на размера на смукателната горелка или пространствената комбинация от захранваща и изпускателна вентилация.
Известен метод за създаване на допълнителен периферен вихров поток безизходът на този поток в работната зона [1] и устройство с две спираловидни завихрители с противоположно въртене, монтирани на входа, докато протичащият въздух, въртящ се в главния завихрител, разположен отдолу, завърта въздушните слоеве в областта на изпускателната тръба и се отстранява през допълнителен спираловиден завихрител. Въпреки това, при този метод въртенето на въздушните слоеве се формира само поради механизма на молекулярния вискозитет на газа, който не позволява потокът да се завихри извън диаметъра на завихрителя и съответно значително да увеличи зоната на въздействие на смукателния блок.
Най-близкият по техническа същност до претендирания метод и устройство е създаването от апарата на структура на потока с вихрова периферна струя и обратен поток в технологичната зона, реализиран в известно устройство за отвеждане на газове [2], съдържащо коаксиално монтиран в него охлювен завихрител и смукателна тръба, в която подаваният въздух навлиза в охлювния завихрящ елемент и, преминавайки между стените му и пръстена, образува силно завихряне. низходяща струя с намалено статично налягане в параксиалната област и съответната зона на обратни течения. Входящата завихряща се струя предотвратява изтичането на въздух към смукателната тръба отгоре и отстрани, като по този начин разширява зоната на улавяне на вредни газообразни продукти. Вредните газове се изтеглят в зоната на обратния поток, транспортират се до изпускателната тръба и се отстраняват.
Известно е обаче, че при турбулентен режим на потока (възникващ в практически условия) взаимодействието на низходяща периферна струя и възходящ аксиален поток води до появата на мащабна нестабилност на потока като цяло и емисии на вредни газове от смукателната горелка в околното пространство.
Целта на изобретението е да се създаде метод за вихрово засмукване и устройство за неговото прилагане, което при ниски нива на потребление на енергия в най-често срещаните ситуации ще осигури ефективно отстраняване на вредни за околната среда газообразни или аерозолни продукти от дихателната зона на оператора, без да се намесва в технологичния процес.
Целта се постига чрез факта, че при метода на вихрово засмукване, който включва създаването на всмукателен газов поток и периферен газов поток, завихрен с завихрител, периферният газов поток е организиран под формата на отворена, радиално насочена вихрова струя, докато скоростта на газовия поток на периферната струя Qn е свързана с дебита на всмукателния газ Q чрез отношението Qn Qo, където коефициентът съответства на диапазона 0,6 R Rv, където 0,3 2 /r, където P налягане; плътност на газа; Vc периферна скорост; r е радиална координата. Дебитът на отработения газ се определя от специфичните условия на процеса и съответните характеристики на вентилатора. Дебитът на периферната вентилаторна струя Qn е свързан с дебита на отработения газ Qo чрез връзката: Qn Qo.
Коефициентът зависи от степента на завихряне на периферната струя, специфичната геометрия на устройството и от дела на параксиалния възходящ поток в изхвърления поток. Експерименталните данни показват, че методът се реализира чрез настройка на дебита на периферния захранващ въздух в диапазона 0,6 -3 kg/s.
Фигура 1 показва експерименталната зависимост на вертикалната скорост от оста на разстоянието до смукателната тръба. Той също така показва подобна зависимост, получена за засмукване с фуния, прикрепена към разклонителната тръба с диаметър 50 mm (ъгълът на отваряне на фунията е 60°). В последния случай координатата се брои от разреза на фунията. Дебитът на въздуха, засмукан през фуниятабеше зададена равна на 16,4·10 -3 kg/s, т.е. еквивалентен на сумата от всмукателния и захранващия поток във вихровото всмукателно устройство. Сравнението доказва, че при приблизително същата консумация на енергия, предложеното вихрово засмукващо устройство инициира дадена стойност на скоростта на възходящия поток на разстояние, по-далеч от среза.
ПРИМЕР 2. Прилагането на предложения метод за вихрово засмукване на газ за промишлени нужди се извършва при отстраняване на вредни за околната среда газове и аерозоли от зоната за електрическо заваряване. Смукателната тръба на смукателния блок е с диаметър 160 mm, дебитът на газа, отстранен от вентилатора, е 1000 m 3 /h. На първия етап, използвайки специален генератор на фин аерозол (глицеринови частици) и неговия локален източник, бяха получени контурите на смукателната горелка, инициирана по предложения метод (фиг. 3) и стандартна фуния (фиг. 2). Линията отбелязва границите на зоната на 100% улавяне на глицеринов аерозол. Тези данни, както и профилите на скоростта, получени в пример 1, показват образуването на смукателна горелка с увеличен обхват на улавяне в сравнение със стандартна фуния, използваща отворена вихрова вентилаторна струя. Обработката на експериментални данни показа, че далечното действие на предложеното вихрово засмукване е D6-7,5 калибра, докато този параметър за фунията Sovplim не надвишава 3-4 калибра. Тук диаметърът на смукателната тръба на локалния смукателен модул се приема като скала.
При директни експерименти за отстраняване на заваръчния аерозол от областта на дъгата се получава стабилно улавяне на аерозола и транспортирането му до смукателната дюза от разстояние 1000 mm, радиусът на зоната на улавяне е 500 mm. Увличането на аерозол от дихателната зона на електрозаварчик се наблюдава, когато смукателният модул е разположен наразстояние до 1200 мм.
Предложеният метод ви позволява да инсталирате ефективно работещо смукателно устройство на разстояние, което позволява на електрическия заварчик да извършва технологичния процес без намеса.
Предложеният метод на вихрово засмукване е реализиран в устройство, съдържащо смукателна тръба, коаксиален канал за подаване на въздух, входяща тръба за подаване на подаване на въздух, лопатков завихрител за равномерно завихряне на периферния поток и се различава по това, че дифузор с плавно разширяващи се стени, профилирани с кривина, е свързан с външната стена на канала за подаване на въздух, което осигурява непрекъснат поток около повърхността на дифузора и завъртане на завихрянето. t и захранване в радиална посока.
Фигура 1 показва част от устройството, което прилага метода; фигура 2 изглед А на фигура 1; фигура 3 схема на свързване на вентилационните системи на устройството.
Устройството съдържа смукателна тръба 1, коаксиален канал 2 на захранващия въздух, входна тръба 3 за подаване на захранващ въздух. Разклонителната тръба 3 е прикрепена към канала 2 асиметрично (фигура 2), за да осигури на подавания въздух предварителен момент на импулс. В коаксиалния канал 2 е монтиран лопатков завихрител 4, предназначен за равномерно завихряне на периферния поток. С външната стена на канала за подаване на въздух е закрепен плавно разширяващ се дифузор 5. В меридионалното сечение профилът на дифузора представлява дъга, чиято кривина отговаря на условието за непрекъснато обтичане на повърхността на дифузора от завихряща се струя. Долната страна на повърхността на дифузора 5 е на нивото на среза на смукателната тръба 1. Устройството е свързано към вентилационните блокове 6 и 7. Тръбопроводът за подаване на въздух съдържа клапа 8 за контрол на дебита.
Устройството работи по следния начин.
Захранващият въздух навлиза в канала 2 през асиметрично монтирана разклонителна тръба 3, като същевременно получава някакъв предварителен момент на импулс. След това потокът преминава през лопатковия завихрител 3, където получава равномерно завихряне и навлиза в изхода от коаксиалния канал 2 под формата на куха, интензивно завихряща се струя, основната част от която е концентрирана във външната стена. Дифузорът 5 осигурява първоначалната асиметрия на граничните повърхности по отношение на завихрящата се струя, достатъчна за възникване на статичен спад на налягането Pcr, който, като се добави към спада на налягането Pb поради въртене на потока, кара линиите на потока да се огъват и струята да се придържа към стената.