Поглотитель пыли

Мы с наслаждением вдыхаем целебный воздух соснового бора, называем его чистым, прозрачным и не замечаем мельчайших пылинок, попадающих в наши легкие. Конечно, воздух соснового бора не сравним с тем, что вдыхаем мы в городе. Жители городов вдыхают с каждым глотком воздуха не сотни, а тысячи, миллионы пылинок. От этих всепроникающих частиц нельзя избавиться даже в квартире.

Еще больше пыли в производственных помещениях. Наше правительство установило для всех предприятий санитарную норму — не больше 400 пылинок в кубическом сантиметре воздуха. За эту цифру борются всеми возможными способами. Пыль изгоняют из помещений посредством вентиляторов, смачивают ее водой, улавливают специальными приборами и аппаратами.

Для борьбы с пылью советские ученые, инженеры и конструкторы изобретают все новые приборы и аппараты.

На трубах электростанций и ТЭЦ устанавливаются улавливающие золу циклоны. На мельничных предприятиях мучную пыль ловят шерстяные мешочные фильтры. На химических заводах борьба с пылью осуществляется с помощью электрических фильтров... Но циклоны не улавливают мельчайших частиц золы, так же как мешочные фильтры — мельчайших частиц растертых зерен. А электрофильтры могут работать только в том случае, если пыль не электропроводна. Частицы, проводящие электричество, для них опасны, потому что могут вызвать короткое замыкание. Следовательно, электрофильтры непригодны для очистки газа от металлической и угольной

Двадцать четыре пылинки

Учтя все недостатки циклонов, электрофильтров, мешочных фильтров и прочих сложных пылеуловителей, советские инженеры И. С. Розенкранц и А. С. Пречистенский изобрели новый аппарат, который улавливает до 98 процентов пыли.

Главное достоинство созданного ими центробежного радиального пылеуловителя (сокращенно — ЦРП) в том, что он улавливает любую пыль, независимо от ее электропроводности и других физических и химических свойств.

В то время, как циклон задерживает лишь крупные частицы, ЦРП собирает в своем бункере даже такие малые пылинки, величина которых измеряется долями микрона.

Центробежный радиальный пылеуловитель прост в эксплуатации, надежен в работе и может отделять пыль даже и от очень горячих газов. Обычно ЦРП работает от электромотора. Но там, где по условиям техники безопасности не допускается применение электрических проводов и машин, электромотор можно заменить гидравлическим или пневматическим двигателем.

Даже самый загрязненный воздух, пропущенный через ЦРП, выходит совершенно чистым. В нем содержится всего 24 пылинки на один кубический сантиметр. Такой воздух по своей чистоте и прозрачности в двенадцать с лишним раз превосходит воздух высокогорной местности.

Все качества нового пылеуловителя — небольшой объем, .высокая производительность и способность работать от любых источников энергии, позволяют устанавливать его и в рудниках.

При добыче руды пневматическими перфораторами, пробуривают шпуры (цилиндрические углубления —скважины), в которые закладывается взрывчатка. Внедряясь в породу, перфоратор измельчает часть ее, превращает в пыль, которая мешает продвижению инструмента. Пыль приходится удалять струей сжатого воздуха, проходящего через полость перфоратора. Сжатый воздух гонит пыль в забой.

Но представьте, что перфораторы соединены с крошечными ЦРП, снабженными вентиляторами. Каждая пылинка, появляющаяся на пути перфораторов, будет высасываться этими
аппаратами из полости инструмента и попадать в бункер.

В забое, где установят ЦРП, воздух будет так же чист и прозрачен, как на высокогорном курорте.

Горняк скажет, что сегодня это еще — мечта. Но пойдите в научно-исследовательский институт, в котором работает один из авторов этого аппарата И. С. Розенкранц, и вы увидите различные модели ЦРП.

В тысячи раз тяжелее

Вот модель, занимающая уголок лабораторного стола. Она в течение часа очищает восемь кубометров воздуха.

Стоя на последней ступеньке лестницы, приставленной к стене, лаборант опрокидывает колбу. На мгновение над нашими головами повисает черная туча. Но она не успевает осесть: тягуче запевает мотор, вращается вентилятор, поток воздуха, засасываемый им, тянет за собой черную пыль.

Лаборант останавливает мотор, когда воздух в лаборатории становится вновь чистым, прозрачным. Содержимое бункера подается на весы. Рядом с цифрой веса порошка, бывшего в колбе, появляется новая цифра. Она показывает, что аппарат уловил 98 процентов пыли графита, считавшейся до сих пор неуловимой.

Говоря о работе и преимуществах центробежного радиального пылеуловителя, мы еще ничего не сказали об его устройстве. Оно очень просто: аппарат состоит из вращающейся части — ротора, имеющего каналы, по которым протекает газ. Ротор заключен в металлический кожух-статор, снабженный бункером, куда сбрасывается уловленная пыль.

— Нам пришлось решить очень сложную задачу, — рассказывает один из изобретателей пылеуловителя инженер Розенкранц.

— По нашему замыслу газ, засасываемый в аппарат вентилятором или попадающий в него непосредственно из участка, где возникает пыль, должен был устремляться в каналы ротора. Центробежная сила, возникающая при его вращении, не должна была влиять на продвижение газа и в то же время задерживать все твердые частицы, попадающие в каналы.

Но когда мы построили первую модель, пыль, как и газ, беспрепятственно вылетала из аппарата.

Это происходило потому, что при вращении ротора в каналах образовывались крошечные, но сильные воздушные вихри, в которых вращались пылинки. Выходило, что центробежная сила затрачивалась лишь на го, чтобы их кружить. Аппарат не отделял пыль от воздуха.

В решении этой задачи неоценимую помощь оказали нам труды замечательных ученых — Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина. Открытыми ими законами пользуются для расчета каналов, шлюзов, кораблей, самолетов. Рассчитав на их основе линейную скорость потока и сечение каналов, можно не допустить образования вихрей.

Вторая модель ЦРП, созданная нами на основании такого расчета, работала значительно лучше. Но еще не так скоро сумели мы совершенно уничтожить влияние сил, вызывавших вихревое движение в каналах.

Теперь в нашей машине борются всего две силы: центробежная и сила воздушного потока, которую мы называем лобовым сопротивлением воздуха. Воздушный поток стремится увлечь каждую частицу твердого тела. Он тащит ее к выходу из аппарата, но центробежная сила значительно больше, и она побеждает лобовое сопротивление воздуха.

Центробежная сила словно нащупывает каждую пылинку, как бы мала она ни была, и сообщает ей скорость, в тысячи раз превосходящую ту скорость, с которой пылинка падает под действием силы тяжести. Центробежная сила как бы «утяжеляет» пылинку в тысячи раз и, несмотря на лобовое сопротивление, выхватывает ее из воздушного потока и швыряет в камеру очищенного газа, помещающуюся в пространстве между кожухом и ротором.

Но удаленная из канала пылинка не попадает сразу в бункер, потому что обладает избыточной энергией. Чтобы эту энергию погасить, мы заставляем пылинку ударяться о стенки кожуха. Оттолкнувшись от них, пылинка падет на дно бункера.

Испытываемая на заводах полупроизводственная установка ЦРП очищает в течение часа тысячу кубометров газа. В этой модели каждая пылинка утяжеляется центробежной силой в две тысячи раз. Не мы можем создать утяжеление и в пять тысяч раз, увеличив диаметр ротора и число оборотов. Производительность ЦРП легко довести до пропускания 50 тысяч кубометров воздуха в час. Для этого нужно только увеличить число каналов. Применив материал более стойкий, чем сталь, и создав аппарат малых размеров, мы сможем утяжелить каждую частицу в 7—8 тысяч раз. При этих условиях ни одна, самая микроскопическая пылинка не выйдет из аппарата.

Для жизни, счастья и безопасности людей

С помощью центробежного радиального пылеуловителя мы будем очищать воздух в помещениях и под открытым небом, задерживать ценные вещества, вредную пыль и микробов.

Воздух больших городов отравляется отработанными газами автомобилей. Но достаточно одеть на конец выхлопной трубы автомашины миниатюрный ЦРП, как вся копоть будет уловлена и осаждена в приемнике.

Подумайте, сколько пыли выбрасывают трубы котельных в домах с центральным отоплением. От этой пыли можно избавиться, поставив центробежные пылеуловители с саморазгружающимися бункерами.

Отсос пыли в момент ее образования значительно упростит и укоротит технологические процессы на ряде предприятий, особенно тяжелой промышленности. Изменится и производственный пейзаж: не понадобятся стометровые трубы, необходимые для отвода плотных дымовых газов, насыщенных пылью. С применением ЦРП высота труб будет ограничена коньком крыши.

Новые пылеуловители предполагается использовать для очистки воздуха, поступающего в двигатели. Еще не подсчитано, насколько- увеличится при этом производительность машины, но и без цифр ясно, что она будет работать значительно дольше.

К приведенному нами списку можно присоединить паровозы, суда речного флота, все установки, работающие на твердом и жидком топливе. Наступит время, когда на предприятиях, где пыль стала привычным следствием технологического процесса, не будет ни пылинки, когда центробежные радиальные пылеуловители займут с полным правом важное место в труде и быте советских людей, в лечебных учреждениях.

При помощи ЦРП в операционных будет создана идеальная чистота и антисептика, к которой стремятся хирурги.

По широте применения ЦРП не имеет себе равных. Созданием этого аппарата советские инженеры продолжили гуманнейшие традиции русских ученых, работавших и работающих для жизни, счастья и безопасности людей.

А. Васильева, рис. И. Улупова
Журнал "Знания - сила" 1952 год №11