Устройство улавливания гальванических и других барботажных жидких аэрозолей

Устройство для улавливания гальванических и других барботажных жидких аэрозолей использующее на первом этапе инерционный механизм улавливания капель наклонной панелью, на втором этапе (в активной части уловителя) явление движения поляризованных капель в неоднородном электрическом поле в сторону поля с более высокой напряженности. Электроулавливающая часть состоит из двух электродов. Верхний электрод в виде сплошной горизонтальной металлической пластины укреплен с помощью изолятора на крышке уловителя. Нижний электрод в форме сетки, чередующейся с концентраторами поля, ориентированными в сторону верхнего электрода перпендикулярно ему, выполняет роль собирающего электрода и контактирует с корпусом ванны. Воздушный канал между электродами сообщен с воздуховодом вентиляционной системы. Наклонная панель, состоящая из чередующихся сеток и желобов, выполняет роль каплеотбойника и пеногасителя и обеспечивает безударный слив конденсата в ванну.

Устройство улавливания гальванических и других барботажных жидких аэрозолей (рис.1) относится к технике охраны рабочей зоны и окружающей воздушной среды от вредных аэрозольных выбросов, является средством природоохраны путем возврата и утилизации рабочего раствора.

Известное электроулавливающее устройство «Устройство для улавливания жидких аэрозолей» патент RU 2050979 С1, в котором в качестве улавливающего механизма используется движение дипольных капель в неоднородном электрическом поле в сторону концентратора (острия, лезвия), при котором также используется конденсирующее действие собирающего электрода-теплообменника, а для предотвращения образования сплошных струй стекающего конденсата на нижних частях собирающих электродов устанавливаются формирователи крупных капель, обладает следующими недостатками:

1. наличие теплообменника предполагает обеспечение системы циркуляции охлаждающей жидкости;

2. совмещение собирающего электрода с теплообменником предполагает наличие усложненной электроизоляции.

Предлагаемая полезная модель устройства улавливания гальванических и других барботажных жидких аэрозолей также использует направленное движение капель-диполей в неоднородном электрическом поле. Однако, такому воздействию подвергаются только капли, прошедшие через наклонную панель (9, 10) из области наибольшей концентрации уноса (непосредственно над поверхностью рабочего раствора (2) в ванне).

Активная часть уловителя, представляющая собой локальный электроуловитель капель, сопрягаемый с воздуховодом (11) бортового отсоса, расположена в верхней части устройства, досягаемой взлетающими каплями электролита.

Верхний электрод уловителя (4) в форме сплошной, горизонтальной, металлической пластины укреплен с помощью шпилек (5) на изоляторе (6) на крышке (3) устройства без электроконтакта с ней. Нижний электрод в форме сетки (7), чередующейся с концентраторами (8), ориентированными в сторону верхнего электрода, перпендикулярно ему, выполняет роль собирающего электрода и контактирует с корпусом ванны.

Независимо от полярности нижнего электрода, он вместе с корпусом ванны (1) и крышкой уловителя (3) заземляется, что должно обеспечить безопасность рабочего персонала от поражения током при прикосновении к ним и элементам конструкции ванн, в то время как верхний электрод надежно изолирован, и доступ к нему предотвращен.

Взлетающие при барботаже капли частично улавливаются наклонной панелью (рис.2), состоящей из сеток (9) и желоба (10), частично проходят через ячейки сетки в межэлектродное пространство уловителя, а там улавливаются нижним электродом (7, 8).

Но при этом необходимость в теплообменнике отпадает, так как обрабатывается (как нам известно, из опытов) остаточная часть капельного уноса.

Наклонная панель, совмещающая роль отбойника, желоба для стока конденсата и пеногасителя, обеспечивает безударный сток конденсата на стенку ванны. Не уловленные капли (или туман) не выходят наружу, так как этому препятствует встречный байпасный поток воздуха через отверстия для шпилек (5). Этот же поток не допускает забрызгивания изолятора (6) каплями. При этом необходима герметизация по контуру ванны (сечение А-А), обеспечивающая направление байпасного потока воздуха снаружи в вентиляционный воздуховод.

Для понимания принципа действия устройства можно проследить его влияние на аэрозоль с момента возникновения последнего.

При электролизе в гальванической ванне (2) образуются газовые пузырьки, которые, выходя на поверхность раствора, разрушаются с образованием капель. Капли выбрасываются в воздушное пространство и распределяются по высоте в зависимости от их размеров и скорости. Крупные капли возвращаются в раствор, выбивая более мелкие, которые могут достигать броуновского размера и витать в окружающей воздушной среде, поднимаясь на большую высоту. В зависимости от интенсивности техпроцесса меняется объем выделяемого газа и как следствие степень насыщения пузырьками поверхностного слоя раствора.

Известны режимы: максимального уноса капель, пенной защиты и пенного переброса (когда купола пузырьков коалесцируют, создавая барьер для взлетающих капель).

В случае максимального капельного уноса роль первой ступени уловителя выполняет наклонная панель, использующая инерционный механизм каплеулавливания. Эффективность каплеулавливания определяется геометрическими параметрами желобов (10) и сеток (9). В случае пенного переброса наклонная панель выполняет роль пенногасителя и не пропускает крупные осколки пенных пленок в межэлектродное пространство второй ступени.

Хотя первая ступень не улавливает все капли, можно подобрать геометрические параметры желобов и сеток, обеспечивающие достаточно высокий коэффициент улавливания.

Остаточный унос, проходящий сквозь ячейки клеток наклонной панели, а так же сетки нижнего электрода, попадает в межэлектродное пространство второй ступени (локального электроуловителя с неоднородным полем).

Сетка нижнего электрода (4) частично выполняет роль инерционного уловителя, частично пропускает аэрозоли сквозь ячейки.

В неоднородном поле (между плоскостью верхнего электрода и концентраторами нижнего) вследствие поляризации капли превращаются в диполи и движутся в сторону более сильного поля, т.е. на острия концентраторов (8). Таким образом, нижний электрод (7-8) выполняет роль собирающего электрода.

Однако, при некоторой степени смачивания нижнего электрода с него электролит стекает в виде капель и струй на наклонную панель, а с нее по желобам без ударов и вторичного каплеобразования в ванну с исходным раствором. Нашими опытами доказано, что электроуловитель характеризуется эффективностью более 90%.

В совокупности обе стадии улавливания обеспечивают 100% эффективность.

Наши опыты показали, что подбором геометрических параметров и управляющего напряжения второй ступени до 1000 В можно достичь 100% улавливания и возврата в ванну капельных аэрозолей.

Устройство для улавливания гальванических и других барботажных жидких аэрозолей, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно состоит из наклонной панели над поверхностью рабочего раствора и электроуловителя с неоднородным полем над ней, причем наклонная панель имеет форму прерывистой сетки, чередующейся с желобами, а электроуловитель состоит из двух электродов: верхнего - в форме сплошной горизонтальной металлической пластины, установленной на изоляторе, и нижнего - в форме металлической сетки, чередующейся с концентраторами поля, ориентированными в сторону верхнего электрода перпендикулярно ему.