Известно, что уменьшение загрязнения атмосферы вредными примесями дымовых газов достигается максимальным их рассеиванием с помощью дымовых труб. Эффективность рассеивания выбросов тем выше, чем больше высота дымовой трубы и скорость газов на выходе из ее устья.
Таким образом, высокая труба, этот главный проводник выбросов – одновременно и залог чистого воздуха на близ лежащей территории.
Рассеивание выбросов через дымовые трубы следует рассматривать, как вынужденное решение. Это не решает принципиально вопрос надежной охраны атмосферы, а лишь «размазывает» вредные выбросы по большой площади, доводя их концентрацию у земли до предельно допустимой нормы.
Получается, что чем выше дымовая труба, тем больше территория с относительно чистым воздухом в пределах допустимой концентрации вредных веществ.
Но каждая дымовая труба для котельной или промышленного предприятия разрабатывается в индивидуальном порядке с учетом специфики производства, состава отводимых газов и климатических особенностей района строительства. Высота трубы не может быть сколь угодно увеличена.
ЗАДАЧА.
Необходимо найти способ транспортировать дымовые газы на большие высоты атмосферы из относительно не высоких печных труб промышленного производства без увеличения тяги.
РЕШЕНИЕ
Предлагается транспортировать дымовые газы высоко в атмосферу вихревыми кольцами (тороидами).
Вихревые кольца (тороиды) известны уже давно. Например, школьный опыт для демонстрации образования устойчивых тороидальных вихрей в воздухе. Для этого используется Ящик Вуда. Представляет собой простой ящик любой формы с круглым отверстием с одной стороны и резиновой мембраной с противоположной стороны. Устройство настолько простое и эффектное, что есть практически во многих школьных кабинетах физики.
Принцип работы достаточно прост. При ударе по мембране, сообщается некоторая линейная скорость прилегающему к мембране слою воздуха. Придя в движение, этот слой уплотняет соседние слои и так далее. Когда уплотнение дойдет до диафрагмы, воздух вырвется из отверстия, приведет в движение ранее покоившийся воздух и благодаря силам вязкого трения сам закрутится в дымовое кольцо. Таким образом вихревое кольцо образуется благодаря трению с атмосферным воздухом. Для визуализации вихревого кольца, ящик заполняют дымом.
Более подробная информация о способах формирования, типах и т.п. вихревых колец заявлена в статье: РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ ВИХРЕВЫХ КОЛЕЦ (ТОРОИДОВ), СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ.
На основании выше изложенного, для заявленных целей, самым высоко энергетичным типом вихревых колец является ОБРАТНЫЙ РОТАЦИОННЫЙ ВИХРЕВОЙ ТОРОИД.
При распространении такой вихревой тороид само выворачивается вовнутрь оси распространения и имеет дополнительную крутку вокруг оси распространения, согласно рис. № 10.5.1, и имеет максимально возможную энергетику среди других типов вихревых колец.
Рис. № 10.5.1. Обратный ротационный вихревой тороид.
Схематически, для заявленных целей, генератор вихревых тороидов с само выворачиванием внутрь оси распространения и ротацией вокруг оси распространения, представлен на рис. № 10.5.2
Рис. № 10.5.2. Способ формирования обратного ротационного вихревого
тороида.
Закрученное течение из сопла под действием встречного потока из диафрагмы разворачивается и образует вихревой осе симметричный газодинамический купол. Обладая определенной упругостью, вихревой газодинамический купол в передней его части является препятствием по отношению ко встречному потоку. В результате уже не отрывного обтекания потоком, за этим препятствием образуется вихревая зона обратных токов в при осевой части.
Такая конструкция в практическом плане формирует тороидальное вихревое кольцо с аксиальной круткой уже вовнутрь движения с одновременным радиальным вращением, см. рис. № 10.5.3.
Рис. № 10.5.3. Формирование обратного ротационного вихревого тороида.
Дополнительной особенности распространения вихревого кольца является тот факт, что вихревое кольцо, при движении, является объёмным, бес корпусным вихревым насосом. Само выворачивающийся бублик можно сравнить с поршнем компрессора, а неподвижный объём воздуха вокруг бублика при движении — со стенками цилиндра, в котором движется поршень (вихревой бублик).
КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ
В конструктивном плане, предложенный способ представлен на рис. № 10.5.4.
Рис. № 10.5.4. Схема реализации торидально-вхревого способа транспортировки дымовых газов промышленного производства в верхние слои атмосферы для рассеивания.
На выходе дымовой трубы монтируется генератор вихревых колец в виде системы из двух противопоточных патрубков. Высота установки генератора над выходом дымовой трубы должна быть равна диаметру вихревого кольца. Это условие обязательно для целей не допущения искусственного повышения тяги в печи за счёт эжекционных процессов формирования вихревых тороидов. Патрубки запитаны от воздушного компрессора с ресивером через быстродействующие клапаны, которые управляются так, что обеспечивается формирование следующих друг за другом полноценных вихревых тороидов с ротацией и само выворачиванием внутрь к оси распространения. Расход воздуха должен обеспечивать формирование вихревого тороида, диаметром, меньшим, чем внутренний диаметр печной трубы.
Количественные характеристики расходов воздуха для каждого из двух противопоточных патрубков вхревого генератора и расстояние между ними приблизительно оценены в статье: Различные типы вихревых колец (тороидов), способы формирования, применение в науке и технике.
ОРГАНИЗАЦИЯ СПОСОБА ТРАНСПОРТИРОВКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА В ВЕРХНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ:
Источник сжатого воздуха (компрессор с ресивером) периодически формирует в противопоточном генераторе следующие друг за другом, вихревые ротационные тороиды с само выворачиванием во внутрь к оси движения.
Высоко энергетические вихревые тороиды, благодаря установке генератора чуть выше среза дымовой трубы — формируются из дымовых газов печной трубы. Вихревые кольца периодически следуют друг за другом высоко вверх в зависимости от энергетики первичного вихреобразующего потока. Тем самым происходит транспортировка дымовых газов на большие высоты для рассеивания без увеличения высоты трубы и без увеличении тяги печи.
PS:
Рассеивание выбросов через дымовые трубы следует рассматривать, как вынужденное решение. Это не решает принципиально вопрос надежной охраны атмосферы, а лишь «размазывает» вредные выбросы по большой площади, доводя их концентрацию у земли до предельно допустимой нормы.