ВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК B04C3/00 

Изобретение относится к очистке газов от капель жидкости, например воды, масла движущихся в системах (трубопроводах) под действием избыточного давления.

Известен влагоотделитель [1] (прямоточный циклон), содержащий корпус, на входе которого установлен ленточный завихритель, причем его лопатки закреплены на центральном стержне, имеющем отверстие. Стержень установлен эксцентрично относительно оси влагоотделителя, а на выходе из корпуса размещен конический отсекатель.

Воздух, который необходимо очистить от частиц примесей, поступает в корпус двумя путями: через лопаточный завихритель, образуя закрученную струю, и через отверстие стержня, образуя прямую струю. В корпусе воздух очищается, так как частицы пыли под действием центробежных сил во вращающейся струе отбрасываются в периферийные слои потока, выходят через кольцевую щель между корпусом и коническим отсекателем, а чистый воздух уходит по оси влагоотделителя. Кроме того, в результате взаимодействия закрученного периферийного и осевого струйного потоков, в камере возбуждается автоколебательный процесс, который значительно интенсифицирует массообмен двух потоков, вызывая укрупнение (коагуляцию) мелких частиц, повышая вероятность их осаждения.

Но конструкция завихрителя такова, что процесс осаждения капельной жидкости при взаимодействии двух потоков (внешнего закрученного и внутреннего струйного) ограничен скоростью соударения частиц этих потоков. Эту скорость можно увеличить придав внутреннему струйному потоку противоположное направление по отношению к внешнему. При этом мощность внутреннего потока должна быть меньше, чем внешнего, чтобы не противодействовать инерционному осаждению частиц на стенку корпуса влагоотделителя (прямоточного циклона).

Известен также влагоотделитель [2] (прямоточный циклон с обратным потоком частиц), состоящий из корпуса, в котором установлен завихритель, выполненный в виде в двух концентрично установленных один в другом лопаточных завихрителей с противоположным наклоном лопаток.

Этот влагоотделитель работает следующим образом. Газ, содержащий примеси, пройдя завихрители, приобретает вращательное движение, при этом потокам газа сообщают противоположное направление вращения. При взаимодействии двух закрученных потоков происходит соударение частиц примесей и их укрупнение, что вызывает гравитационное осаждение в пылесборник. Конструкция влагоотделителя прототипа такова, что процесс отделения примесей происходит при взаимодействии основного внутреннего и вспомогательного внешнего потоков, последний, составляет в оптимальном случае 10-40% от общего количества воздуха и служит также для снижения вторичного уноса частиц примесей, вызванный их рекошетированием. При этом площадь сечения корпуса за завихрителем в несколько раз превышает площадь сечения завихрителя для уменьшения скорости воздуха, для обеспечения обратного гравитационного потока от сепарационных частиц. При выходе из завихрителя основного и периферийного потоков они начинают двигаться по расширяющейся спирали с постепенным уменьшением своей скорости, вследствие расширения, а значит, с постепенным уменьшением взаимного воздействия друг на друга, что приводит к уменьшению степени очистки газа по мере движения от завихрителя к патрубку выхода очищенного газа. Таким образом, этот влагоотделитель (взят за прототип) требует увеличенной площади сечения корпуса по сравнению с завихрителем, при этом интенсивность сепарации снижается по длине влагоотделителя, что снижает общий КПД сепарации.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание влагоотделителя с более высоким КПД.

Это достигается тем, что во влагоотделителе, содержащем корпус, на входе которого установлены один в другом два статических лопаточных завихрителя с противоположным наклоном лопаток, площади проходных сечений завихрителей выбраны из соотношения F₁ > F₂, где F₁ и F₂ площади проходных сечений соответственно внешнего и внутреннего завихрителей. Кроме того, указанные завихрители могут быть размещены относительно друг друга либо соосно, либо эксцентрично.

На чертеже схематично изображен влагоотделитель.

Влагоотделитель содержит цилиндрический корпус 1, на входе которого установлены, в частности, соосно внешний завихритель 2 и внутренний 3 с противоположным наклоном лопаток. Влагоотделитель снабжен кольцевым отсекателем, осадительной камерой и патрубком отвода очищенного газа (не показано).

Влагоотделитель работает следующим образом.

Газ, содержащий примеси, поступает в корпус 1 влагоотделителя и, пройдя завихрители 2 и 3, приобретает вращательное движение, при этом потокам газа сообщается противоположное вращение. Часть потока газа, пройдя через внешний завихритель 2, образует закрученную струю основной поток с движением по цилиндрической спирали вдоль корпуса влагоотделителя. При том частицы примеси оттесняются инерционными силами к стенке корпуса, оседая на ней в виде тонкой пленки или отдельных струек жидкости, и отводятся через кольцевой отсекатель в осадительную камеру, двигаясь спутно с потоком воздуха. Одновременно с этим часть потока проходит через внутренний завихритель 3, закрученного в противоположную сторону завихрителя 2. Частицы примеси потока завихрителя 3, взаимодействуя с основным потоком завихрителя 2 путем соударений с последующими слиянием (укрупнением) особенно мелких частиц, захватывается основным потоком, оттесняются инерционными центробежными силами к стенке корпуса влагоотделителя и осаждается на ней с последующей транспортировкой спутным потоком в осадительную камеру. Для того, чтобы поток завихрителя 3 не оказывал разрушающего воздействия на закрутку основного потока внешнего завихрителя 2, т.е. не противодействовал инерционному осаждению частиц примеси на стенку корпуса влагоотделителя, площадь внешнего завихрителя F₁ должна быть больше площади внутреннего завихрителя F₂, т.е. F₁ > F₂. Из конструкции влагоотделителя следует, что основной и внутренний потоки движутся по корпусу без расширения, поэтому их взаимодействие по всей длине корпуса практически не ослабевает, т. е. остается постоянным, что повышает КПД осаждения в отличии от влагоотделителя-прототипа, который представляет собой прямоточный циклон с обратным потоком частиц, при этом потоки движутся в нем по расширяющейся спирали с постоянным уменьшением взаимодействия, а значит с уменьшением КПД осаждения.

Процесс осаждения еще более усиливается при установке завихрителя 3 эксцентрично оси завихрителя 2. При таком исполнении центральный закрученный поток, взаимодействуя с основным периферийным, возбуждает автоколебательный процесс, сопровождающийся интенсивными импульсами скоростей и давления, что усиливает массообмен в потоках и повышает центробежное сепарирование частиц. Кроме того, площадь сечения корпуса влагоотделителя за завихрителями не намного больше площади завихрителей, что обеспечивает влагоотделителям типа прямоточного циклона явное преимущество в габаритах по сравнению с влагоотделителями типа прямоточного циклона с обратным потоком частиц.

Использование: для отделения капель жидкости, например воды, масла от воздуха или другого газа, движущихся в системах (трубопроводах) под действием избыточного давления. Сущность изобретения: влагоотделитель имеет корпус, на входе которого соосно либо эксцентрично установлены один в другом два статических завихрителя, углы наклона элементов формирования закручивающего потока которых противоположны. Площади проходных сечений завихрителей выбраны из соотношения F₁≥ F₂ где F₁ и F₂ площади проходных сечений соответственно внешнего и внутреннего. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ, содержащий корпус, на входе которого установлены один в другом два статических лопаточных завихрителя с противоположным наклоном лопаток, отличающийся тем, что площади проходных сечений завихрителей выбраны из соотношения F₁ > F₂, где F₁ и F₂ площади проходных сечений соответственно внешнего и внутреннего завихрителей. 2. Влагоотделитель по п.1, отличающийся тем, что завихрители установлены соосно друг с другом. 3. Влагоотделитель по п.1, отличающийся тем, что завихрители установлены эксцентрично.