Установка для абсорбции и рассеяния в атмосфере облака ядовитых газов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ АБСОРБЦИИ И РАССЕЯНИЯ В АТМОСФЕРЕ ОБЛАКА ЯДОВИТЫХ ГАЗОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Фисенко Сергей Павлович Байков Валентин Иванович Дмитренко Юрий Михайлович Еремин Алексей Петрович Котов Геннадий Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка для абсорбции и рассеяния в атмосфере облака ядовитых газов, состоящая из водяного насоса, устройства для распыла воды, устройства для измерения скорости и направления ветра, отличающаяся тем, что по пути распространения облака ядовитых газов установлен непроницаемый экран перпендикулярно направлению средней скорости ветра, а устройство распыла воды установлено так, что вода смачивает экран, причем расстояние между устройством для распыла воды и экраном определяется по формуле(22 ) , где- расстояние между экраном и устройством распыла воды, - скорость ветра,9,8 - ускорение свободного падения, - начальная скорость воды, - высота экрана. 34182007.04.30 Полезная модель относится к области борьбы с чрезвычайными происшествиями, в частности может быть использована в химической, пищевой, холодильной и других областях промышленности при борьбе с выбросами ядовитых газов. Известна установка 1, в которой идет абсорбция ядовитых газов мелкими водяными каплями. Она содержит устройство распыла воды. Недостатком установки является то,что ее нельзя применять в условиях переменного ветра, когда унос капель порывами ветра идет в непредсказуемых направлениях. Известна установка 2 (прототип), которая используется для абсорбции и рассеяния паров аммиака и которая содержит водяной насос, устройство для распыла воды и устройство для измерения скорости и направления ветра. Данная установка состоит из водяного насоса, устройства распыла воды и устройства для измерения скорости ветра. Недостатком конструкции является большой расход воды, это обусловлено тем, что создаваемая водяная завеса является частично проницаемой для ветра. Отметим также, что в нижней части водяной завесы быстро падающие капли уже плохо поглощают ядовитые газы 2. Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик, интенсификация абсорбции ядовитых газов и экономия расходного материала (воды), объем которой часто является критической величиной в ходе ликвидации чрезвычайной ситуации. Решение поставленной задачи достигается тем, что в установке для абсорбции и рассеяния в атмосфере облака ядовитых газов, состоящей из водяного насоса, устройства для распыла воды, устройства для измерения скорости и направления ветра, согласно предлагаемому техническому решению, по пути распространения облака ядовитых газов, например аммиака, установлен непроницаемый экран перпендикулярно направлению средней скорости ветра, а устройство распыла воды установлено так, что вода смачивает экран,причем расстояние между устройством для распыла воды и экраном определяется по формуле(22 ) , где- расстояние между экраном и устройством распыла воды, - скорость ветра,9,8 - ускорение свободного падения, - начальная скорость воды, - высота экрана. При умеренном расходе воды водяная завеса, образованная вертикальными струями и падающими каплями, является частично проницаемой преградой для облака ядовитых газов. Установка непроницаемого экрана дает следующие результаты. Во первых, установка экрана, который всегда ниже водной завесы, увеличивает непроницаемость нижней части всей преграды и, очевидно, увеличивает рассеяние облака ядовитых газов. Во вторых,восходящие и падающие потоки воды, инициируют дополнительное крупномасштабное вихреобразование в воздухе. Эти воздушные вихри интенсифицируют рассеяние ядовитых газов, прошедших через завесу. В третьих, на экране образуется медленно стекающее пленочное течение воды, которое эффективно абсорбирует ядовитые газы в нижней части водяной завесы. Важно подчеркнуть, что непроницаемый экран выполняет функцию по рассеянию ядовитых газов даже в том случае, когда по каким-то причинам прекратилась работа водяной завесы (закончился запас воды), что увеличивает надежность работы всей установки. Известные технические параметры водяного насоса и установки для распыла воды в вертикальном направлении определяют начальную скорость воды , выходящей из установки для распыла при заданном перепаде давления. Система вертикальных водяных струй практически не сносится ветром, что подтверждается экспериментами. Только распад струй в высшей точке траектории ведет к образованию капель. Капли сносятся ветром 2 34182007.04.30 значительно сильнее. В приближении к идеальной жидкости время падения каплис высшей точки ее траектории до высоты экранаравно 1 Тогда за времядлина сноса капель под действием ветра , со скоростьюравна. Учет сил вязкости и трехмерного характера течения ведет к уменьшению длины сноса по сравнению с расчетным значением, именно поэтому длина 1 в формуле поставлена как максимальная. Следует подчеркнуть, что только в совокупности всех отличительных признаков достигается поставленная цель. На рис. 1 указана установка для абсорбции и рассеяния в атмосфере облака ядовитых газов. Установка содержит 1 - водяной насос, 2 - устройство для распыла, 3 - устройство для измерения направления и скорости ветра, 4 - стрелкой указано направление движения ветра, 5 - стрелкой указано направление движения воды, 6 - экран, 7 - почва. Установка работает следующим образом. Насос 1 подает воду в установку для распыла воды 2. Установку распыла воды 2 размещают на направлении, которое перпендикулярно направлению средней скорости ветра. В свою очередь, направление и средняя скорость ветра определяется устройством для измерения скорости и направления ветра 3. Устройство распыла 2 подает вертикальные струи воды, которые распадаются на капли. Устройство для распыла воды создает водяную завесу из струй и капель, перпендикулярно среднему ветровому потоку, то есть на самом опасном направлении распространения облака ядовитых газов. Ветровой поток, несущий облако ядовитых газов, обтекает водяную завесу и изменяет направление своего движения. В результате изменения направления движения генерируется вихревое движение воздуха, которое интенсифицирует турбулентную диффузию ядовитых газов во всех направлениях, включая направления,перпендикулярные ветру. При этом концентрация ядовитых газов в облаке падает. Кроме того, водная завеса дополнительно абсорбирует ядовитые газы и доставляет их на почву 7. Капли падают и под действием ветра сносятся на некоторое расстояние. Непроницаемый экран 6, например, из плотного брезента, размещается на таком расстоянии, что падающие капли воды орошают его. При этом генерируются вторичные вихри восходящими и падающими потоками воды, которые интенсифицируют турбулентную диффузию за водяной завесой, что ведет к дополнительному перемешиванию ядовитых газов с воздухом и тем самым к снижению опасной концентрации. Предложенная полезная модель позволяет увеличить эффективность рассеяния в атмосфере и абсорбции водой облака ядовитых газов, которое может возникать при авариях в химической промышленности, на железной дороге, автодорогах. Она помогает сохранять здоровье населения и спасателей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3