Устройство для удаления пара из парожидкостного потока Советский патент 1989 года по МПК B01D45/06 F22B37/28 

(Л

Изобретение относится к устройствам для удаления пара из парожидкостного потока и позволяет повысить эффективность удаления пара из потока с объемным паросодержанием менее 60%. Устройство содержит коленообразный корпус 1 с газопроницаемым участком 2 его стенки, расположенным на внутренней стороне после гиба и на расстоянии до начала и конца этого участка, соответственно 0,25 и 0,75 внутреннего диаметра корпуса, коллектор 3 для сбора отсепарированного пара, соединенный с ним отсосный трубопровод 4 с вентилем 5. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Б

ел

фиг./

Изобретение относится к сепарационным устройствам дли удаления пара из парс- жидкостного потока и может быть использовано, в частности, в криогенной технике для разделения парожидкостных потоков при нестационарном охлаждении магистралей.

Целью изобретения является повьииение эффективности удаления пара из нарожид- костного потока с обт.емным паросодержа- нием менее 60% и обеспечение минимального гидравлического сопротивления.

На фиг. I изображена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 -- положение отрывных паровых зон при течении паро- жидкостнок) потока п колене.

Устройство содержит корпус 1, изготовленный из круглой трубы, выполненной в виде колена с ()адиусом закрутления, близким к радиусу грубы, и углом поворота, равным 90 или близким к нему. Вдоль внутренней образующей после гиба на расстоянии от него до нача.та и конца, соответственно 0,25 и 0.75 м внутреннего диаметра, вы1ю,тнен 1-азопроницаемый участок 2. Этот участок может быть выпо.тнен в виде перфорированной стенки трубы (сверления .мелких отверстий) в указанном месте или установки нористой вставки.

Устройство снабжено коллектором 3 для сбора отсепарировапног о пара п соединен- пым с пим отсосным трубопроводом 4. На В1 1ходе коллектора установлен вентиль 5, ограничивающий расход пара.

Устройство рсшотает следуюн1им образом.

Принцип работы устройства основывается на следуюнн м физическом явлении. При нестационарном охлаждении магистрали криогенно жидкостью, педогретой до температуры насыщения, реализуется стержневой режим п.теночного кипения. При этом жидкость отделена от стенки тонким, на- растаюпгим по длине, слоем пара, обеспечивающим снижение температуры в слое пара от температуры стенки вблизи стенки до тем |ерату 1ы насыщения на межфазной поверхности. Жидкость в виде стержня располагается в цептре трубы.

Жидки11 стерже1П), расположенный в трубе до гиба осеспмметрично, в гибе отжимается иод действием центробежных сил к вне1пней образуюн1ей. При этом толщина паровой 1ККМЖИ здесь уменьшается, а пар вытесняется к внутренней образуюп1ей гиба. Наблюдается увеличение толишны пленки пара. На выходе из гиба происходит отрыв потока со стороны внутренней образующей с образованием паровой циркуляционной каверны. Положение эт()й иаровой каверны зависит от величины массовой скорости потока. Ближа1 Н1ая к г ибу граница каверны начинается практически сразу после гиба. Однако толшпна пленки иара по сравпению с толщиной пленки каверны еще мала до расстояния 0,25 L) (где D -- внутренний

5

0

5

0

5

0

5

0

5

диаметр трубы) после гиба. Положение второй границы паровой каверны (границы присоединения жидкости к стенке) зависит от массовой скорости потока и для реализуемых на практике значений массовой скорости потока р„ 50-1000 кг/м с находится на расстоянии 0,75-1,5 D после гиба. Таким образом, для реализуемых на практике р, наиболее оптимальное положение конца газопроницаемого участка на внутренней стороне гиба будет ,25-0,75 D.

Проведенное исследование структуры потока при пленочном кипении криогенной жидкости, педогретой до температуры насыщения в трубах, показывает, что стержневая структура потока сохраняется до величин обтземного наросодержания 60%. При более высоких значениях объемного паросо- держанпя происходит развал стержневой структуры потока на отдельные жидкие образования (переходный или дисперсный режимы течепия.) и эффективность использования предлагаемого устройства для удаления пара спижается.

Работа устройства основана на принудительном отсасывании пара из области паровой каверны через газопропицаемый участок стенки корпуса, облегчая доступ недо- гретой жидкости к стенке канала, что приводит к увеличению скорости конденсации пара на межфазной новерхности и, следовательно, снижению толщины пленки пара. Расход пара через газопроницаемый участок определяется перепадом давления в магистрали и отсосном трубопроводе 4 и регистрируется с помощью дроссельного вентиля 5.

С помощью предложенного устройства из парожидкостного потока при нестационарном охлаждении криогенной магистрали удаляется до 90% массового расхода пара в сечении установки устройства.

Предлагаемая конструкция устройства для удаления пара обладает высокой надежностью работы на криогенных парожидкостных потоках, так как покрытие из сорбирующего материала, нанесенное на металлическую поверхность трубы, как в известном устройстве, растрескивается под действием различных термических деформаций материала стенки и сорбента при охлаждении до криогенных те.мператур.

Формула изобретения

Фиг. г