Вихревые выбросы

Вихревые выбросы

Как известно, вредные газообразные выбросы желательно поднимать на как можно большую высоту, чтобы они могли максимально рассеяться, пока достигнут земли. Обычно для этой цели сооружают достаточно высокие трубы… но нельзя ли поднять начальный уровень рассеивания ещё выше? Вопрос этот не нов, и некоторые технические идеи по данной теме уже были проработаны в мире и защищены патентами: на трубах устанавливали специальные насадки, которые либо наполняли выхлопами упругие ёмкости (шары), лопавшиеся затем на значительной высоте – либо закручивали выхлоп в вихревое кольцо [1,2,4].

Кольцо! Известный американский физик Роберт Вуд, проводя публичные опыты, запускал в аудиторию «воздушные вихри большой силы, причем удар кольца о стену лекционного зала отчетливо слышен и похож на звук от легкого удара полотенцем. Аудитория может получить представление о "твердости" вращающегося воздушного вихря, если последовательно выпускать невидимые кольца в зал. Удар кольца в лицо человека ощущается как мягкий толчок пуховой подушкой» [3]. Действительно, такое кольцо может подняться достаточно высоко, пока начнёт рассеиваться… вот только все упомянутые выше технические решения – громоздки и энергоёмки (электропривод). А ведь хотелось бы «закручивать» прежде всего автомобильные выбросы, как самые «низкие» - а значит, устройство должно быть максимально компактным, дешёвым, экономичным… примерно как у того же Р.Вуда: «кубический деревянный ящик со стороной около метра; одна из стенок сделана из тонкой клеенки, свободно подвешенной, с двумя диагоналями из резиновых трубок, крепко привязанных по уграм» [3].

Итак, посмотрим на рисунок, где изображено такое предлагаемое приспособление (патент РФ). Работает оно очень просто.

Насадку 1 надевают на выхлопную трубу автомобиля или на устье какой-либо другой дымовой трубы. При этом в корпусе насадки биметаллическая мембрана 6 находится в холодном состоянии «А», выгнутая в сторону нижней диафрагмы 10. Горячие дымовые или выхлопные газы подводятся через входной патрубок 3 в кольцевой канал 4 и через щелевое отверстие 5 поступают в цилиндрический корпус 2 над биметаллической мембраной 6, заполняя объем цилиндрического корпуса 2. Биметаллическая мембрана 6 равномерно прогревается газом по всему диаметру и скачкообразно прогибается в сторону выходного отверстия-диафрагмы 13, занимая горячее положение «В». При этом поводок 7 увлекает за собой пробку 8, открывая отверстие 9 в диафрагме 10. Холодный атмосферный воздух через отверстие 9 поступает в пространство под мембраной 6, омывает ее поверхность и охлаждает, заставляя вернуться в холодное положение «А». После чего цикл непрерывно повторяется. Таким образом, выгибаясь под действием повышенной температуры, мембрана ударяет прилегающий к ней слой газа. Придя в движение, этот слой вызывает уплотнение соседнего слоя, тот - следующего и так далее. Этот сжатый объём газа, дойдя до выходного отверстия-диафрагмы, в результате трения об атмосферный воздух, закручивается и выпускается в виде вихревого кольца, обладающего устойчивой подъемной силой. Поступательное движение кольца перпендикулярно плоскости диафрагмы, а центр кольца проходит через её центр. В итоге, непрерывный поток выхлопных газов преобразуется в пульсирующий поток вихревых колец.

Для эффективной работы устройства, предусмотрены некоторые регулировки. Так, положение подвижной крышки 12 перемещают относительно корпуса 2, фиксируя ее с помощью винтов 11, тем самым обеспечивая требуемый объем пространства над биметаллической мембраной 6 в соответствии со скоростью выхлопного потока вредного газа. При этом следят за тем, чтобы порция газа, выходящего в промежуток времени между образованием дымовых колец, была минимальной. Размер отверстия 9 теплообменной диафрагмы 10 подбирают в соответствии с температурой газа и температурой окружающей среды, обеспечивая примерно одинаковое время нахождения биметаллической мембраны в "горячем" и "холодном" состоянии.

Крышка, корпус и пробка изготавливаются из теплоизоляционного материала, например фторопласта. Устройство обладает высокой надежностью и экономичностью, т. к. в нем не используются подвижные относительно дымовой трубы элементы и исключено потребление электроэнергии на собственные нужды. Конечно, использование устройства с самоохлаждающейся мембраной эффективно лишь при достаточной для срабатывания биметаллической мембраны разности температур атмосферного воздуха и газообразных выбросов. Поэтому материал биметаллической мембраны, используемой в насадке для дымовой трубы, подбирают по среднегодовой температуре окружающего воздуха для данной местности. К насадкам для выхлопных труб автотранспорта можно также подготовить комплект биметаллических пластин с учетом сезонных температур окружающего воздуха.

Самым дорогим элементом устройства может оказаться биметаллическая мембрана, тогда её можно попробовать изготовить из любого эластичного термостойкого материала, а между ней и пробкой (в разрезе поводка) закрепить и зафиксировать в рабочем объёме биметаллическую мембрану от обычного термопредохранителя типа KSD301, с подходящей температурой срабатывания.

Таким образом, использование столь простой, дешёвой и экономичной конструкции с автоматически пульсирующей термочувствительной мембраной - позволит легко преобразовать непрерывный поток горячих выхлопных газов в пульсирующий поток вихревых колец, увеличить высоту выбросов, снизить приземную концентрацию.

Ссылки:

1. https://www.e-reading.club/chapter.php/132812/72/Dzhouns_-_Izobreteniya_Dedala.html - Д.Джоунс «Метание голоса»

2. https://www.e-reading.club/chapter.php/132812/74/Dzhouns_-_Izobreteniya_Dedala.html - Д.Джоунс «Мыльные пузыри»

3. http://astro.uni-altai.ru/pub/article.html?id=45 – Р.Вуд «ВИХРЕВЫЕ КОЛЬЦА»

4. http://www.freepatent.ru/patents/2193732 - описание данного изобретения «Устройство для создания устойчивого к рассеиванию потока горячих газообразных выбросов»

Автор: Игорь Фунтов, https://vk.com/funtov

https://vk.com/press_mchs

baif@mail.ua

тел. +380713381408