Осевой завихритель центробежного сепаратора Советский патент 1988 года по МПК B04C3/06 

139

2.Осевой завихритель по п.1, о т- личающийся те . что наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,5-0,7 диаметра завих- рителя.

3.Осевой завихритель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в боковой поверхности втулки выполнены радиальные отверстия, а суженный конец диффузора выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутренного диаметра осевого отверстия втулки,

4.Осевой завихритель по п.З, отличающийся тем, что радиальные отверстия расположены между лопастями.

5.Осевой завихритель по п. 3, отличающийся тем, что радиальные отверстия расположены за выходными концами лопастей.

6.Осевой завихритель по пп. 1-5, отличающийся тем, что расширенный конец диффузора расположен на расстоянии от выходных концов лопастей, равном 0,2-1,0 диаметра за- вихрителя.

7.Осевой завихритель по пп.1 -6, отличающийся тем, что в обтекателе выполнено наклонное отверстие, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя.

1

Изобретение относится к устройствам для сепарации газа и жидкости в закрученном потоке и может быть применено в различных отраслях народног хозяйства, например в химической, нефтегазовой, пищевой промышленности

Известен осевой завихритель, установленный в вихревом пылеуловителе таким образом, что проходящая через его центр трубка соединяет зону осаждения с зоной разрежения завихрителя для улучшения сепарации фаз.

Недостатком такого завихрителя является многоэлементность и громозд кость конструкции.

Известен также осевой завихритель лопасти которого имеют сквозные радиальные каналы, на входе установлен сферический обтекатель, а на выходе конический сужающийся обтекатель.

Недостатком этого завихрителя является наличие конического обтекателя, по поверхности которого сепарируемые капли жидкости поступают в центральную зону вихря, вследствие чего мелкие капли проскакивают в се- парационную зону.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- мому результату является осевой завихритель для центробежной сепарации фаз газокидкостной смеси, содержащий полую втулку с обтекателем на вход

ном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и выполненный в лопасти сквозной канал, входящий внутрь втулки.

Для рециркуляции сепарируемого газа используется зона разрежения, создаваемая по оси завихрителя, а подвод газа на рециркуляцию осуществляется через каналы лопаток в полость втулки. Полости лопатов к отдельных случаях могут располагаться нормально или тангенциально к внутренней поверхности центральной втулки.

Недостатком известного завихрителя является слабая крутка капель жидкости, проскочивших с рециркули- руемым газом. Эта слабая крутка вызывает необходимость значительного удаления сигарообразной кормовой части завихрителя от сепарационного узла для отвода отсепарированной пленки жидкости, так что общий продольный габарит сепаратора составляет 16 калибров (внешних диаметров) завихрителя. Следствием этого является снижение эффективности сепарации, вызываемое затуханием крутки потока газа на значительном удалении от завихрителя.

Недостаток устройства - накопление жидкости в полости втулки при

тановке аппарата, что требует дополнительных затрат греющего пара и промывочной жидкости при ревизии и ремонте аппарата.

Цель изобретения - обеспечение высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритов сепаратора за счет интенсификации отвода жидкости к стенке сепаратора.

Поставленная цель достигается тем что осевой завихритель центробежного сепаратора, содержащий полую втулку с обтекателем на входном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и вьшолнен- ный в лопасти сквозной канал, входящий внутрь втулки, снабжен диффузором, присоединенным к выходному кон- цу втулки.

Кроме того, наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,5- 0,7 диаметра завихрителя.

В боковой поверхности втулки вы- полнены радиальные отверстия, а суженный конец диффузора выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра осевого отверстия втулки.

Радиальные отверстия в боковой поверхности втулки могут быть расположены между лопастями или за их выходными концами.

Кроме того, расширенный конец диф- фузора расположен на расстоянии от выходных концов лопастей, равном 0,2- ,0 диаметра завихрителя.

В обтекателе вьшолнено наклонное отверстие, расположенное в точке пе- ресечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя.

На фиг, 1 показан осевой завихритель с диффузором, продольный разрез; на фиг. 2 - верхняя часть завихрите- ля с диффузором и радиальными отверстиями между лопастями; на фиг. 3 - завихритель с радиальными отверстиями, расположенными за выходными кан- цами лопастей, и наклонным отверсти- ем в обтекателе.

Завихритель состоит из полой втулки 1 , на боковой поверхности которой укреплены наклонные лопасти 2 со

сквозным каналом 3, входящим внутрь

втулки в ее осевой канал 4. На выходном конце втулки установлен диффузор 5, имеющий суженный конец 6 и расширенный конец 7. Суженный конец

6 диффузора может образовывать выступ

8по отношению к выходному отверстию

9канала 4. Перед выступом 8 во втулке 1 могут быть вьшолнены радиальные отверстия 10, расположенные между лопастями 2, или отверстия 11, расположенные на выходном конце втулки

1 за выходными концами лопастей 2. Изогнутое дно обтекателя 12, прикрепленного к втулке 1, может иметь наклонное отверстие 13, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя.

Завихритель работает следующим образом.

Поток капель жидкости вместе с газом направляется на завихритель. Проходя завихритель, поток закручивается и продолжает дальнейшее движение в форме закрученной струи. В направлении продольной оси завихрителя образуется зона пониженного давления . Отводимый из зоны сепарации газ с увлекаемыми каплями жидкости самотеком поступает на рециркуляцию через сквозные каналы 3 в лопастях завихрителя в канал 4 и в виде вращающейся струи выходит через суженный конец 6 диффузора 5, Капли жидкости в простейшем варианте отбрасываются на внутреннюю стенку диффузора и срываются в поток с расширенного конца 7.

Для более надежной сепарации капель , внесенных рециркулируемым потоком, служат отверстия 10, Причем расположение отверстий 10 между лопастями завихрителя способствует менее интенсивному отводу жидкости с частью газа, чем в случае расположения отверстий 11 за выходными концами лопастей завихрителя.

В центре завихрителя образуется вихрь, захватьгоающий капли жидкости с изогнутого дна обтекателя 12. Через отверстие 13 капли жидкости сдуваются входящим потоком к стенке канала 4 и далее сепарируются в -закрученном потоке.

Капли жидкости из основного потока в самом завихрителе не отбрасываются на периферию под действием центробежных сил, ибо силы турбулентных пульсаций и вихревые вторичные течения в межлопаточном пространстве препятствуют этому. Некоторая часть капель жидкости из основного потока по центральной втулке вьшосится по диф10

51398917

уэору 5 к его концу 7 и далее закруенной струей срывается в виде конусообразного веера капель. Благодаря величению диаметра конца 7 по срав- нению с диаметром цилиндрического канала 4 удается сократить путь капи до стенки вихревой камеры, т.е. тем самым сократить требуемый проольный габарит сепарационного устойства.

Большой диаметр диффузора не должен резко сжимать закрученный поток, поэтому его размеры должны быть несколько больше центрального вихревого г ядра. Для оптимальньте условий крутки потока, когда при минимальных энергозатратах обеспечивается устойчивая сепарация фаз, больший диаметр диффузора составляет 0,5-0,7, ближе 20 к 0,7.

Дпя оптимальной крутки потока достаточно иметь угол наклона лопастей к продольной оси эавихрителя от 20 до 45. В этом случае установка диффузора не должна влиять на увеличение гидравлического сопротивления, поскольку он размещается в центральной зоне закрученной струи без пережима основного периферийного ядра потока. Так, например., сравнительные испытания бронзовой отливкц завихри- теля диаметром 100 мм,, снабженного евятью винтовыми лопастями с шагом образующей 450 мм и параболическим иффузором на выходе 0,54 Д или насадком 0,6 Д, показали, что форма иффузора не сказывается на гидравическом сопротивлении потоку. При этом по сравнению с известным предагаемому завихрителю удается сократить общую протяженность сепарационного элемента до 3,7 калибра завих- рителя, т,е, в 4,3 раза.

25

30

35

40

ме и во зо ни ни

ве пр ко вм ти в

п в к

о а ш эф ни

н к к

п з с

При уменьшении соотношения диамат- ,с счет интенсификации отвода жидкости

ра диффузора к диаметру завихрителя

к стенке сепаратора.

г 0

5

0

5

0

менее 0,5 ослабляется крутка потока и эффективность сепарации снижается. Увеличение соотношения более 0,7 приводит к перекрытию сечения активной зоны струи, а это влечет к увеличению гидравлических потерь и ухудшению сепарации за счет вихревых выбросов в центр струи.

Выполнение отверстий в боковой поверхности втулки в межлопаточном пространстве в сочетании с суженным концом диффузора позволяет отводить вместе с частью газа, проходящего через эти отверстия, капельки жидкости в периферийную зону струи ближе в стенке сепаратора.

Дпя более интенсивного отсоса капелек жидкости из втулки отверстия во втулке смещены к выходному ее концу за выходные концы лопастей.

Диффузор выступает за срез завих- рителя на 0,2-1 Д. Меньшее значение относится к большим диаметрам завих- рителей с большим числом лопастей, а большее - к малым диаметрам. Уменьшение этого соотношения ухудшает эффективность сепарации, а увеличение его приводит к возрастанию продольного габарита.

Расположение в обтекателе наклонного отверстия способствует не только сливу жидкости при остановке аппарата, но также обеспечивает сдувание капель из центра на стенку втулки ДПЯ улучшения сепарации при работе устройства.

Основным технико-экономическим преимуществом предлагаемого осевого завихрителя является обеспечение высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритов сепаратора за

к стенке сепаратора.

.Фиг. 2