Устройство для гашения энергии и сепарации двухфазного потока Советский патент 1986 года по МПК B04C1/00 F16L55/02 

11

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для проведе- I НИН процессов гашения энергии и сепарации двухфазных газожидкостных потоков под действием центробежных сил инерции и может быть использовано в различных высокоскоростных гид- роди-намических установках, например, для гашения энергии и сепарации газонефтяных и газоводяных потоков,

Цель изобретения - повышение эффективности ПРОЦЕССОВ гашения энер- гии и сепарации двухфазного потока.

На фиг.1 представлено устройство для гашения и сепарации двухфазного потока, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху (без камеры для сбора легкой фазы).

Устройство содержит тангенциальный входной патрубок 1, распшряющийс в направлении движения потока и являющийся частью канала, образованного спиральной концентрической перегородкой 2с нижней 3 и верхней 4 крышками Нижняя крьшка 3 выполнена с рядом отверстий 5, расположенных вдоль ; внутренней стенки спиральной перегородки 2, а верхняя крьшка 4 - с рядо отверстий 6, расположенных у наружно Стенки перегородки 2, причем отвер- стия в крьшках расположены на расстонии не менее, чем за 1/4 витка от входа в спиральный канал .и размер отверстий увеличивается в направлении движения потока. В верхней части уст ройства расположена камера 7 для сбора легкой фазы (газа), а в нижней части - камера 8 для сбора тяжелой фазы (жидкости). Спиральный канал, образованный перегородкой 2, оканчи- вается трубчатым элементом 9 с продольной щелью 10, часть поверхности которого, заходящая в полость камеры 8, вьтолнена перфорированной отверстиями 11. На конце элемента 9 уста- новлена перфорированная коническая насадка 12 с отверстиями 13, причем диаметр отверстий 5, расположенных в 3, не превьшшет отверстий 11 в трубчатом элементе 9, а диаметр отверстий 6 в крьш1ке 4 не превьппает 1/3 ширины спирального канала, образованного, церегородкой2. Устройство работает следуюпсим образом.

При входе скоростного двухфазного потока в тангенциальный патрубок 1, который расширяется в направлении

5

0

5

52

5 О 5 0 5

14, 2

движения потока, происходит отрыв потока от внутренней стенки спиральной концентрической перегородки 2. В дальнейшем поток распределяется слоем определенной толщины по поверхности перегородки 2, где под действием центробежных сил происходит . его интенсивная сепарация ji гашение энергии за счет сил трения и потерь напора на поворот потока.

Дойдя до отверстий 5, слой потока, приближенный к наружной стенке спирального канала, образованной перегородкой 2, уже отсепарирован и заторможен, особенно в зоне соприкосновения с нижней 3 и верхней 4 крьш1- ками, поэтому отвод жидкой фазы по- .тока через отверстия 5 будет в основном происходить за счет гидродинамического давления, вызванного центробежными силами, причем отверстия 5 в этом случае играют также роль местного гидравлического сопротивления, сильно тормозя отобранную таким образом жидкую фазу потока, которая поступает в камеру 8 для сбора тяжелой фазы.

При дальнейшем движении газожидкостного потока по спиральному каналу происходит его торможение за счет увеличения кривизны канала и возрастает эффективность сепарации, так как уменьшается радиус поворота потока и его скорость. Газовая фаза при этом интенсивно выделяется из наружных слоев потока, а отсепарирован- ная жидкая фаза все больше утолщается в нижней части и все большая ее часть проходит через отверстия 5 в нижней крышке 3, поскольку диаметры этих отверстий увеличиваются по мере увеличения кривизны.

Остаток потока, пройдя через продольную щель 10, попадает в трубчатый элемент 9, имея все еще довольно большую скорость, поэтому жидкая- фаза распределяется по его поверхности, опускается к нижней части элемента 9, выполненной с отверстиями 11 , при прохождении через которые окончательно теряется энергия этой части жидкой фазы. Коническая-насадка 12 5 устанавливаемая на конце эл е- мента 9 и выполненная с отверстиями 13, не позволяет потоку срываться с торца трубчатого элемента 9, что способствует повьш1ению эффективности

процессов сепарации и гашения энер- гии потока.

Газовая фаза по мере увеличения концентрации в канале отводится через отверстия 6, вьтолненные в верхней крышке 4, диаметры которых также увеличиваются в направлении движения потока. Постепенное увеличение диаметра этих отверстий до 1/3 ширины канала обеспечивает постепенный отвод газовой фазы в камеру 7 для сбора легкой фазы и предотвращает вспенивание потока в подводящем и последующих участках.

Путем анализа экспериментальных , данных, полученных методом кинофика- ции процесса гашения энергии двух

фазного потока в гасителе аналогичной конструкции, установлено, что расположение отверстий 5 и 6 для отвода фаз менее, чем за 1/4 витка от входа в канал резко снижает эффективность сепарации, так как попадает в зону неоконченного разделения.

За счет постоянного отбора отсепа- рированной части потока через отверстия в крьшке и трубчатом элементе достигается снижение кинетической энергии потока, а полученные соотношения конструктивных элементов обес- печивают работоспособность устройства с высокими значениями.эффективности в широком диапазоне концентраций фаз потока.

//

S

Фиг.1

Редактор Г.Волкова

Составитель Д.Баранов

Техред И.Верес Корректор А.Зимокосов

Заказ 4744/8 Тираж 517Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. 2