Воздушный сепаратор

Воздушный сепаратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Я 42517

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО ИА ИЗОБРЕТЕНИЕ

1 .- )

"., »,3

;,;».:, -ХА (:

-««Ф«

onèñ HèE воздушного сепаратора.

K авторскому свидетельству M. A. Николаева, заявленному

17 июля 1984 года (спр. о перв. № 151142).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 апреля 1935 года. (2) Многочисленные исследогания, касающиеся падения частиц в спокойном атмосферном воздухе, показывают, что законы падепия частиц различных крупностей или удельных в сов различны, а именно:

1) водяные капли, приблизительно до 5 мм, падают в неподвижном воздухе почти со скоростью падения в пустоте, приближающейся к т й, что дает формула v= У2уй, ра; ио как и зерна ссответстьуюи его диа етра и удельного веса;

2) астицы, которые мельче упомянутых г. и. 1, падают с медленно ускоряющимис. скоростями;

3> более тонкие частицы менее 05 лтм в диамет:е) падают согласно закону Стокса. причем скорость падения вначале увеличи ае-.ся пропорционально увеличению диаметра частиц до тех пор, пока в известный момент скор сть не станет равной скорссти падения по так называем(й параболической формуле. Оч.видно, что по мере того, как частица падает быстрее, трение ее по причине сопротивления воздуха будет увеличиваться до того момента, ко да час-ь силы, которая заставляет частицу ) ct«,рять свое датление, не уравновесится воздушным сопротивлением. Пирсон и Слай для цемента нап;ли, что падение тонких частиц 1Гр — 50 р следует закону

Стокса и приблизите ьно при 50 р за он Стокса нарушалс.: частицы крупнее этого размера падали со слегка ускоренными скоростями (и. 2 .

Скорости падения в caoKOAf î-à-мпс ерном воздухе по закону Стокса пропорциональны квадрату диаметра размеров частиц.

Общая скорость оседания для кекотсрых размеров пыли материал не упомянут1 пп Д кибспм тыражается .,ля зерен диаметром 0,1 — OC001 млт соотьетст :е но в 30,0 — 0,0003 сл сех;

4) по .исследованиям д-ра Мартина для очень тонких частиц падение управляется законом

v = lcd, где Й вЂ” величина постоянная, которая за исит от прир< ды и формы частиц и от того, впуска тся ли воздух ровной струей или бурным потоком; v — скорость па ения частиц, 1авная ско ости потока воздуха, только поддерживающего частицу. диаметра d.

Настоящее изобретение, основанкoe на приведенных положениях, имеет целью достигнуть улучшения результатов воздушной классификации. для разрешения втой задачи в ппедлагаемом сепараторе длины подводящих трубопроводов диференциро1аны соответственно требованиям сепарации, и для досту а в циклоны внешнего воздуха применены кольцевые зазоры между нижними кромками циклонов и коническими вставками.

На чертеже изображена схема воздушного сепа ато а.

I)редлагаемый сепаратор состоитиз нескольких циклонов 1, 1 с подводящими трубопроводами, пас оложепными вертикально. Каждый из циклоаоа представляет собой в верхней своей части цилиндр, к которому снизу приделан усеченный конус с вершиной, опрокинутой вниз. Внешний усеченный конус снабжен внутренней коническсй Eñòàaêoé 2 таким образом, что они вместе образуют к льцевой зазор, площадь сечения которого может быть уменьш на или увеличена путем передвижения вверх или вниз внутреннего конуса.

Подводящая в аппарат воздухопоток вертикальная трубка 3 цилиндрического или Еа конус сечения в Зо — 5о в вершине должна быть достаточн-й длины и иметь внутреннюю часть. Выхлопная тпуба, вообще, короткая, если только она искусственно н. удлиня тсп в целях увеличения

coapo:иглений в сигтеме и тоже может иметь внутреннюю часть. Выхлопная труба 4 может быдь. либо цилиндрического сечения, либо оканчиваться конической насадкой, если тр оуется по условиям сепарации с)хранить ol>pea.лет.ные минимальные скорости в зоне засасывания выхлопной трубы.

На подобного рода циклонах, включенных в одну систему на линию всасы ания, можпо получить однородный по крупности ттр.>ау кт, если работать на однородном по минералогическому составу материалэ, если, например, классифицировать абразивы для получения минутников.

Вакуум в цикао>(ах с прибли>кзнием к вентилятору увеличивается, а скоростный напор падает. По мере разре>кения воздуха плотность его уменьшается, скорости воздушных по;оков падают, в результате чего ч стицы ьсе бьле. мелких размеров пост пенно ььпгадают из с стемы.

В подобной системе госиодст, ует вакуум-туобулентный режим. она наиинтенсиьп йшего вакуум-турбулентного режима наблюдается в самих циклопах, Частицы материала при турбулентном режиме, помимо иостуиа(ельного перемещения, имеют еще и выхрет.ые. Скорости непосредственно на стенках аипа атуры ира. тически равны нулю, но в неп(с едстьеяи и бли- зости, т. е. на ьесьма малом от нее расстоянии, достигают сравнительно значит:аьяых в личин

Вьодом в циклон, в силу имеюще;ося в н м, разрежения, восходящего ьозтушного llol oaa достигается более резкая смена р жима циклона.

Скорости восходя>цего потока заиисят от сечения кольцеього ьыгрузяого зазо„>а (они польше. если сечение больше) и находятся в пря., ой зависим сти от тех отрицательных суммарных да. лений, которые IIM ют место в циклон . Пои сепарации l.осходящий поток выполняет исключительно служезное значение. Час сицы материала раз, о образно, о, по cLoelly грянулометрическому составу падают, . примерно, в разреженном движущемся по:оье, направление которого совпадает с дьижение.» частиц, ио вышеприведенным зак >нам, Частицы, упомянутые в пп. 1, 2, 3, в раз е жени(>й ср де, плотность и ьязкость которой ниже атмосфе ного воздуха, движу ся в теч нпе известного периода врем.ни в ьакуум-сре1э I(ертикальных труб с различными в зависим >сти от крупнос(и или удельного веса материала ус,(прениями, величина коих составляется из дв.х еличин: а) из силы тяжести падаю цнх sacr иц . разреженной сре.(е и б от скорости воздуха, т. е., от тех импульсов, которые сообщаются частицам движущимся воздушным потоксм.

Скорости частиц в течение известного периода времени будут превосходить скорости потока.

Самые тонкие частицы будут нес гись со ско ро- стями уже меньшими, но превосходящими ско-, р()сти потока. ибо при движении крупные частицы увлзкают частицы пыли, не слииаясь,, с ними; подооный процесс имеет место при очи-, щении воздуха от ныли, как этэ наблюдается в при- роде, после продолжительного дождя и c>rегоuaaa.

Свои нанб)льшие к нечные ско )ocT>(чзстпц..т, ь зависимости ((T крупности или утель (по, еса. приобретут при па1знии и вакуум-среде l.яртнкальных труб ь разное время.

Разница в Lece между частицами 250 и 270 м ш ( практически ничтожно мала и для всяких целей ею мо;кно принеб,)ечь, но она все,ке сущ ствует и для того, чтобы сепаратор мог делать выбор между ними, необходимо различие в весе их увеличить.

К (нетичес.à l эне ния между частицами изменяется прои )рцпо ально квад агу скорсс и. Од о только увеличение скорости яви>кения воздуха в верт(кальн и т)убе 3 два раза создает разницу в кине(ич ской энеогии частицы ь 4 аза.

Наиболее крупные или наи ольшегo уз льн гo веса частицы, из ч саа н.>(длящихся в ь ртикальном потоке, дости.ают сьои. наиоо. ьших конетных ско остей, а сл довагзльно, наиб льших значений цент обеж (ых сил в ceïà ато )е значите.,ьн) раньш ос альных част> ц. Иными слоьами, если в потоке несу(ся две группы чзс(иц диаМЕГ >а d> И da, Г1Е d> O (З, И ЕСЛИ Г >униа Чаетнц диамет a d, с ою a:(ý льщу(о скорость v> npuоо) тет после пате>тпя с î (ре1елеин и высоты, тп д,>уга r I )y(I(la частиц диаметра аз с оих наиболь.иих ко:(ечяых ск рьстеи за это в темя еще не ус (е т п aoo;)ec>>(3та гру la ч.стиц da. своих наиз льших копе (ны., ск >р стей .,пстигнег значительн > позже

На основании вы шес .а;энного, варьи,з vя длину вертикальных тру ll >и из . стн и l.азиацит (ко остей пот>к)в и ьзкуум- наи я. ний. можно сне)ва вытелить иротукг аиамзт à d> в одном циклоне, зате.,l и,>п1у т da,— в друго>т. Кпн (н), эт) тольк) с..емагич ски упрощенная ка >тина рзС(т)e1eaÅÍÈÿ Ьиэа)ШНЫХ ПОТОКОВ И МатЕрнаЛа, На самом деле яь1 ния зд сь з..ачит(-льно сло;кнее.

В циклоне или в группе цикло ов, вкпочен ных в сис ему по линии ьсасывания, господс вует ваку„м-гурэ„лент ый режим. il,)è гурэулен(ном режияе д>я любой точки пространстьа в области ьзятого (тот(>ка им ет место такое изменепие вели (ины п,)оекции м ноьенной местной

СКОРОСТИ На КаКоЕ-ЛИЭО НаиоаВЛ (.ÈÅ (И ЧаСтНОсти — измен ние прото ьной составляющей, параллельной к касаг..b«o«ucvu>>aoru к,)yr во о потока), которое на тва тся пульсацией ск)рьсгей.

Вслп кака; >-a>I о впаду шная частица, д.игаясь по некоторой сложной, из.илистой т аект), пи, (рихолит в дан;(ую точку r> оире1еленн.яй MoMe>Iã с o(rpe Ie.(eí(l.>А гк тростью, то через эл м.нта>>номалый ц > эти>к,>nr В Е Е>тИ, дВИ(ая Ь у,ке иО ин)и тр.е,т(),>lllr. в гу же точку приходит чругзя воздушная ча(ииа имея в этой точк í.которую другую с„о;)(>сгь, которая даже при устано йвшемся движении (штока в ц лом, ьоозще, от. ич ется от скорости первой точки как ио величине, так и IIO напрзвленито. Следоьательно. проекции мгнове ных местных скоростей этих двух частиц, а стало оы гь и всех послед, ющих на продольн,ю состаьляющую в кажаый эл:м.нта >пый пр: межуток р мени будут различны.

Я.л=ния пульсации скоростей итра>каются на показаниях г >уо.и (тито: высота у,>оьня жидкости в трубке не ocra lñÿ постоянной при наблюдении, но наоб )рот. то о (ускаегся, то поднимается, к леблясь (коло некотооого с,)едне о по оже (ия, хотя T )ó ка незодвиж а и Ice Lpe)I. связана с папой и тьй, точ, v о в тт) г.ке (> е.>нее— с н котор>й сььокутн стью точек, так как >хоанпе отверст (е труоки претставляет некоторую площадь, хотя и весьма мал;ю, \ овокупнпсть разных по величине и направлению воздушных частиц в ооласти ьзятого по. тока дают результирующую господствующую на правления всего кругового потока направленн-о в данном случае в I;btxavnnyto rp) oy 4 ци,:.она.

Следовательно, частицы мат риала находятся».са время под воздействием воздушных частиц, заряженных пульсационными скоростями, к, то ые в бесконеч» о большом количест» е будут уда >ать по частицам мат риала, от,»аваи им гв»,ю кинетическую энергию и изменяя траекторию их.

В каждый данный моме т частицы матеаиала под коздейстьисм пульсацнонных скор< стей воздушного пото а и своих сил тяжес»и буду" им.ть сооб,>азно крупн:сти или утельиога 1еса с. ои пульсационные ск >, сти> ио» ап,>а е»>ию со. падающие с госиозсг>ующим ке >тнкальным наиравлением потока или напра ленные к нему иот острым утлом и, обладая иаибольши и центробежными силами, выпадут из сфе ы».л я»ия круго ого потока. » корости ьоздзш ых частиц кругового потока на ряду с сильк»м» озр.стани м вакуум:I, резко затухают и практически ничтожно ма ы по сраьнеиию с теми скоростями частиц материала, наиоолее крупных или большсго удельно,о веса, которые частицами при обрет ны во время падения ь каку„м-с,>ете».ертика. ьных труа. Если же часгиць» не за»»аглнгь в д статочиой e»I»IUI вакуум т рбулентного режима циклона, где частицы»»лавер<» ются ударам друг о дру>а и в стенки аппарата прич м час»ицы вполне или в некоторой доле теряют заиасенную при падении кин тическую ý»:ергию тсгда ез>льтируюи.ие от ско < с» И na>l< ни силы тяжести частиц, уже потеряьших частью или киолне ки> етическую э ергию, с пульсационными скоростями ьозтушн го потока совпадут с общим I ocnt,дст»уюшим наи а. левием потока, и час»ицы унесутся в вых. о»»нз»о т >убу.

С;корость частицы ce>»annp) емого материала при падении в» аз„еженной с ед" дкижуи,егося ло напра».лению падения возд, шного потока оиределяе»ся ее масс ю, скоростью коздуха, сте»е».ью раз,>в>кения потока. М,жно утверждать, ч»о ккнетическая энергия» озду шной час1ицы в конце выхода ее из вертикальной трубы ь сеиорагор практически безмерго мала ио сравн нню с кинетической энергией частицы сзиа.ируемого материа а. dta разность в неско ько раз у ealtu»tt.ается L момент ьыхода из вертикальной трубы в циклон, когда ири резко загухающих скоростях поток, иретериэкая резкую смену ьакуум-напряжений, п„>их дит ьо в а ат:льнсе движение по траектории кри» ой сп t.ce увеличиьающимися радиусами кривкзиы последней. г)аименьш,.й радиус крики ны — конец ьых да пот ка из ве тикальи< и трубы, тогда иа частиц I материала . ачииаю» девство> ать цеитро,ежные силы, наиравл нны вертикально вниз t»0 касательной к т„аектории к, угов<,го потока, в сфере иитенси»>його возду ш> ого разрежения.

Если материальное тело, ьес кот» ро:о G, вращается с постоянной ок ужнсй скоросгью о ио кру.у радиуса r»>»>t»pyt неподьижной точки, то о иод»л» яйием нне ц»и массы его Л1= — возниЮ кает так называ мая центробежная сила:

G с>2

С = — — К2

r т. е. значения центробе кной силы возрастают пропорционально кьадрату скорости падения частицы в вертикальной трубе, пропорционально массе частицы и обратно пропорционально радиусу крикой т аекто ии кругоього пгтока.

На оснока. ии ириведенных соображений, какдый из цик» >нов;, включенных в систему на .,ииию ксасы».ания, снабжен, как уже сказано, различным по длине вертикальным трубопроводом 3; длина его выбирается в зависим сти от круиности или у дель» ого вега материала, который иеооходи 0 отсеиазнро. ать. «. л» а трубопро ода иределяется тем, что частицы материала о..а.ошпаря, азлич;ю своих масс в силу скоей тя ..ести ири наде ии в разрежен oN с»еде, кото ая ие;>емещае»ся по тому же н правлению падения, и. коо,>етают свои наибольшие к >нечные скор с»и (a следовательно наибольшие значения це т, обежиых сил) в различное время, ибо наноольш,е конечные скорости составляются в зав симост .

a) uI силы тя кести падаю.цих частиц; б) < т скорости ьоздушньго потока, совпадающег > с на tpa..лен:ем движе»»ия; в) от степени разреж ния среды.

t >рео ладаюшая часть (возможно даже все), ци, лонов из ксей системы будут разотать, кроме того на принципе постоянной р згрузкн; поступаю ая чар=в выгрузные зазоры циклонов дополнит.льная струя воздуха, помимо сьоей цели р гул>,роеать напряжения ь системе, будет производить отсепарировани дисперсного материала увлеченного к, упными частицами высоко. . иар..ции восходящим погоком принадлежит служеои.е знач, ие.

I îñòîaí»tà», азгру.зка я ляется положительной сто >оной циклонов. Сущесткенным условием для ч тко.о процесса ьоздуш >ой классификации в узких пределах является устройство такого литателя, который подавал бы мат.риаз равномерно и ьо взвешенном состоянии, обеспечиьая обосиол ниость полета частиц и равномерность их распределения во всем объеме воздушной пульпы, Предмет изобретения.

1. Воздушный сепаратор для получения нескольких по крупности или удельному весу фракция ма. ериала, состоящий из нескольких циклон в с ьертнкальными тр. бопроводами, отлича»ощийся тем> что длины подводящих трубоп. окодоь диф ренцированы соответственно треоованиям се и ара ции.

2. llpB ус»„.ойстве по п. 1 прНМеВеННе для доступа в циклоны внешнего воздуха кольцевых, регулируемых по ширине, зазоров между нижними кромками циклоноь 1, 1 и коническими вставками 2.