Проект двухфазного очистителя воздуха

I. Существующие системы очистки

     1.1. Очистители со стандартными фильтрами

     Наиболее распространенными устройствами, предназначенными для чистки жилых помещений являются бытовые пылесосы. В качестве побудителя тяги пылесосов используют специальный вентилятор- компрессор, работающий от электромотора. При этом, очистка запыленного воздуха от пыли осуществляется бумажными, волосяными, тканевыми и т.д. объемными фильтрами.

     Технические параметры бытовых пылесосов:

     1.2. Мокрые очистители

     Известны пылесосы с жидкостной системой фильтрации и вентиляторной установкой (ПНЖ-600). Степень улавливания пыли таким пылесосом составляет 99.98% для частиц с размерами d > 6 µk и резко уменьшается при d < 6 µk.
     Наиболее эффективным мокрым очистителем газов для промышленных целей является скруббер Вентури, улавливающий пыль и аэрозоли с минимальными размерами d = 1-5 µk. При этом степень очистки меняется от 70% до 90%. Скорость очищаемого газа в узком сечении такого аппарата поддерживается на уровне 80 - 150м/с. Относительный расход впрыскиваемой воды составляет Q=1л/м². Потери давления не менее 0.08кГ/см².
     Полые форсуночные скрубберы и циклоны НИОГАЗ тоже используют воду для улавливания пыли и обеспечивают степень пылеулавливания 85 -95 % для частиц с размерами d > 5 - 6 µk.

2. Основные недостатки

а). Практически все рассмотренные выше аппараты не обеспечивают улавливания пыли субмикронных размеров.

На рисунке даны зависимости степени очистки воздуха (%) от размера частиц пыли и аэрозолей для: двухфазного очистителя (1); мокрого пылеуловителя (2); циклона типа НИОГАЗ (Dmin=1м) (3); бытовых пылесосов (4); полого форсуночного скруббера с параметрами: qж =10л/куб.м; Рж=3-4ата (5); скруббера типа МП-ВТИ (6).

в). После обработки помещения ытовым пылесосом в воздухе на 30% увеличивается концентрация пыли субмикронных размеров. При этом на выходе из пылесоса количество пыли субмикронных размеров увеличивается на 130%.
с). Сильный шум. Основной источник этого шума - лопаточный аппарат вентилятора - компрессора.
d). Бытовые пылесосы со стандартными фильтрами не работоспособны при собирании пролитой воды, вина и любых других жидких сред, в том числе агрессивных и токсичных. Для сбора воды в некоторых конструкциях предусмотрена специальная емкость ограниченного объема, но необходимо отключить пылесос и убрать фильтр.
е). Недостаточное рабочее разрежение. Степень очистки поверхности сильно зависит от скорости отсасываемого воздуха т. как сила действующая на пылинки пропорциональна квадрату скорости омывающего ее воздуха F = K* W2.
f). Узкий диапазон располагаемого перепада давлений приводит к неэффективному использованию части потребляемой электрической мощности, расходуемой на отсос воздуха Nsuc< 0.1*Nelec.
g). Неспособность собирать большие количества пролитой жидкости.
h). Необходимость периодической замены фильтра или его очистка, что загрязняет окружающую среду.

II. Предлагаемая система очистки

     1. Предлагаемая система очистки базируется на использовании 2-х ноу-хау:

•      Новый механизм пылеулавливания и режимы работы жидкостно-газового эжектора, обеспечивающие максимальную эффективность улавливания пыли и аэрозолей субмикронных размеров.

•      Замкнутый контур для очистки воздуха и создания тяги.

Преимущества предлагаемой системы

     Способность улавливания пыли и аэрозолей субмикронных размеров в том числе различных бактерий, что важно при очистке помещений в которых находятся люди страдающие аллергией.

     Отсутствует необходимость в вентиляторе - компрессоре разгоняющем воздух до скорости > 100 - 150 м/с как в скрубберах Вентури, что упрощает конструкцию и уменьшает ее энергопотребление. Кроме того, двухфазный очиститель (ДО) имеет существенно меньшие геометрические размеры, чем скруббер Вентури.

     Более широкий диапазон входных давлений, что снижает зависимость степени очистки от проницаемости (пористости) обрабатываемого материала.

     Большая скорость воздуха на входе в воздухозаборник, что приводит к увеличению сил, отрывающих пыль от обрабатываемой поверхности.

     Способность отсасывать жидкие и газообразные среды, порошки.

     Способность сбора любых количеств пролитой жидкости с подачей ее в отдельную емкость или по шлангу в канализацию.

     Способность отсасывать агрессивные и токсичные жидкости одновременно с процессом их нейтрализации.

     Способность осуществления процесса мытья обрабатываемой поверхности с ее одновременной дезинфекцией и дезактивацией.

     Существенно более низкий уровень шума, чем у аппаратов с вентилятором - компрессором.

     Отсутствие расходуемых материалов - фильтров.

III. Области применения

     Двухфазный очиститель может применяться для специальных целей: сбора разлитых токсичных и агрессивных жидкостей с их одновременной нейтрализацией; очистки полов и стен столовых, кафе, больниц и т.д.

     Двухфазный очиститель может применяться наиболее эффективно вместо обычного пылесоса при работе с достаточно гладкими поверхностями.

     При определенных доработках конструкции двухфазный очиститель может быть использован в качестве кондиционеров для бытовых и специальных целей.

     1.4. Возможно использование двухфазного очистителя в некоторых специфических технологиях, в частности в качестве установок и стендов для отсоса агрессивных (например фтора) и токсичных газов в широком диапазоне температур и входных давлений.

IV. Состояние проекта

     Существует модельная установка с потребляемой мощностью 1,1 KВт. Во ВНИИХТе проведены эксперименты по определению коэффициента очистки воздуха от пыли Al с размерами до 0,08 мкм. Очищено 1,8м³ с производительностью 4 м³/час. Получены значения коэффициента очистки воздуха от 3,75×105 до 1,04×106. При этом концентрация Al в очищенном воздухе составила 0,144 - 0,48 мг/м³.