ЗАВИХРИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F15D1/04 

Изобретение относится к энергетике, в частности к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях, и может быть использовано в трубопроводах с двухфазными потоками.

Из уровня техники известен аналог - устройство для воздействия на поток текучей среды (заявка на изобретение №1785115, опубликованная 10.05.96 года, МПК F15D 1/02), содержащее осесимметричный канал для прокачивания основной текучей среды и устройство для регулируемого гидродинамического возбуждения потока текучей среды. Недостатками аналога являются: большое гидравлическое сопротивление устройства, способствующее возникновению и поддержанию вибраций в трубопроводе, и необходимость затрат энергии на подачу возмущающей струи.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является завихритель, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого выполнены эвольвентные канавки (патент на полезную модель №41499, опубл. 27.10.2004 года, МПК 7 F15D 1/04).

Недостатками прототипа являются: вибрация трубопровода с двухфазным потоком, захват незначительного объема пристенной жидкости для закручивания, относительно низкий эффект по снижению градиента давления между внутренним и внешним радиусами потока среды перед вхождением в поворотный участок.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - снижение вибраций трубопровода за счет повышения эффективности выравнивания скоростей потока по внутреннему сечению посредством увеличения площади взаимодействия с движущимся двухфазным потоком и объема завихряемой среды во внутреннем периметре завихрителя.

Указанная задача достигается за счет того, что в отличие от известного завихрителя, содержащего эвольвентные канавки прямоугольного сечения, на внутренней стенке предлагаемого завихрителя со стороны входа потока текучей среды по всему внутреннему периметру выполнены направляющие пазы в виде лепестков, причем количество пазов по окружности цилиндрической части завихрителя определяется соотношением D/2, где D - внутренний диаметр основного трубопровода; высота направляющего паза лепестка h составляет 0,3d, где d - толщина стенки основного трубопровода; при этом толщина стенки завихрителя равна d+0,3d, а протяженность направляющих пазов на участке завихрения составляет 10-15D в зависимости от скорости и режима течения потока в трубопроводе.

Протяженность прямолинейной зоны участка завихрителя с направляющими пазами составляет 10-15D, что обуславливается протяженностью участка стабилизации потока текучей среды при различных режимах течения потока в трубопроводе, характеризующихся расходными характеристиками (значениями критерия Рейнольдса).

Завихритель выполняет функцию закручивания движущегося потока с целью сохранения равномерного давления на стенки трубопровода в поворотном участке за счет выравнивания скоростей потока среды по сечению трубопровода, в результате чего снижается градиент давления по внутреннему и внешнему радиусу стенки внутри трубы в повороте и, как следствие, снижается уровень вибрации.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен разрез завихрителя.

Завихритель содержит корпус 1, на концах которого установлены фланцы 2. На внутренней стенке корпуса 1 выполнены направляющие пазы 3. Завихритель своими фланцами 2 крепится к трубопроводу. Направляющие пазы 3 выполняются в стенке прямолинейного участка до поворота трубы.

Завихритель работает следующим образом. При вхождении потока текучей среды в завихритель пазы 3, выполненные в виде лепестков вдоль внутренней поверхности корпуса 1, закручивают поток текучей среды и равномерно распределяют его по внутреннему периметру поворотного участка. Скорости течения среды по сечению трубы при вхождении потока в поворот постоянно выравниваются и разность давлений на стенках большого и малого внутренних радиусов поворота стремится к нулю. Таким образом, снижается давление на наружную стенку поворотного участка, выравниваются давления на внешнем и наружном радиусах поворотного участка трубы, что приводит к устранению градиента давления на стенки и снижению вибрации трубопровода.

При внедрении изобретения получены следующие технические результаты: увеличение площади взаимодействия и захватываемого объема среды по всему внутреннему периметру перед поворотным участком, усиление эффекта закручивания потока и снижение вибрации трубопровода вследствие отсутствия градиента давлений на стенках трубопровода; исключение загрязнения направляющих пазов отложениями из ржавчины вследствие изменения прямоугольного профиля паза на лепестковый.

Изобретение относится к энергетике, в частности к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях, и может быть использовано в трубопроводах с двухфазными потоками. В завихрителе, содержащем корпус, на внутренней стенке которого со стороны входа потока текучей среды выполнены направляющие пазы, а на концах установлены фланцы, направляющие пазы выполнены в виде лепестков, охватывающих весь периметр внутренней поверхности корпуса, а количество пазов определяется соотношением D/2, где D - внутренний диаметр основного трубопровода; высота паза h составляет 0,3d, где d - толщина стенки основного трубопровода, при этом толщина стенки корпуса равна d+0,3d, a протяженность пазов на участке завихрения составляет 10-15D в зависимости от скорости и режима течения потока в трубопроводе. Устройство позволяет увеличить площадь и объем охвата текущей среды по всему внутреннему периметру перед поворотным участком, повысить эффект закручивания потока и снизить вибрацию трубопровода вследствие отсутствия градиента давлений на стенках трубопровода; исключить загрязнение направляющих пазов отложениями ржавчины вследствие изменения прямоугольного профиля паза на лепестковый. 1 ил.

Завихритель, содержащий корпус, на внутренней стенке которого со стороны входа потока текучей среды выполнены направляющие пазы, а на концах установлены фланцы, отличающийся тем, что направляющие пазы выполнены в виде лепестков, охватывающих весь периметр внутренней поверхности корпуса, а количество пазов определяется соотношением D/2, где D - внутренний диаметр основного трубопровода; высота паза h составляет 0,3d, где d - толщина стенки основного трубопровода, при этом толщина стенки корпуса равна d+0,3d, а протяженность пазов на участке завихрения составляет 10-15D, в зависимости от скорости и режима течения потока в трубопроводе.