Завихритель для двухфазного потока Советский патент 1992 года по МПК F16L55/02 F15D1/04 

Изобретение относится к энергетике, транспорту, нефтяной, газовой и химической промышленности и может быть исполь- зовано для повышения надежности транспорта двухфазных потоков.

Известно, что при движении двухфазных потоков, в частности, пароводяной смеси возможно образование перемещающихся вдоль канала газовых и жидкостных пробок -устанавливается так называемый снарядный, либо пробковый режим течения Прохождение пробок через местные сопротивления как, отводы, изменение сечения, клапаны, задвижки и другие, сопровождается гидраё лическими ударами и повышенной вибрацией канала (трубопровода). Известные методы защиты трубопровода от вибрации условно можно разделить на пассивные и активные.

Пассивные методы - это защита без устранения причины, то есть при наличии пробкового режима - установление дополнительных опор, газожидкостных демпферов (а.с. СССР N 934415, а.с СССР № 9Т4863идр.)

Активные методы отличаются тем, что воздействие направлено на причину, стремятся снарядный режим течения заменить дисперсным, либо кольцевым. Реализацией второго метода является пространственная ориентация трубопроводов, выполнение уклонов, подбор и взаимное расположение местных сопротивлений и др. (а с СССР № 28925, 1968, а.с. СССР № 945584, Т980, а с. СССР № 914862, 1982, а.с. СССР № 934152, 1982).

Прототипом предлагаемого изобретения является трубопровод для газожидкостных потоков (а.с. СССР № 1312298, кл. F 16

сл о 1 ho Јw

L 52/02, Б.И. № 19, 1987), включающий местные сопротивления и расположенные впереди многозаходные шнековые завих- рители с безударным входом и переменным шагом по длине. Газожидкостный поток в сна рядно-пробковом режиме течения плавно без удара входит в завйхритель. Под действием ускорения и закрутки пробки разрушаются. За завихрителем устанавливается дисперсно-кольцевой режим течения. Вместе с тем указанное устройство не обеспечивает достижения максимального, эффекта, поскольку завйхритель выполнен не оптимальным, с развитой зоной отрыва, меньшей закруткой и большими гид- равлическими потерями.

Целью предлагаемого изобретения является минимизация гидравлических потерь и вибрации газожидкостного канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока в газожидкостном канале.

Поставленная цель достигается профилированием лопаток шнекового завихрите- ля безударного входа и переменного шага по длине по участку плавной кривой.облада- ющей одним экстремумом и двумя независимыми переменными, при этом оптимальная длина участка переменного шага определяется соотношением: - .:

И 00.082 ехр 0 085 к 7,5 + ( а - ж /2)4,(1)

где D - диаметр завихрителя (канала);

К - число лопаток завихрителя;

а - угол закрутки на диаметре.

Формула (1) является результатом обобщения экспериментов по определению оптимальной длины участка Завихрителя переменного шага. ГидродинамйчеЪкйе исследования завихрителёй и их результаты подтверждены актом испытаний, который прилагается.. v

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием участка переменного шага, спрофилированного по участку плавной кривой, обладающей одним экстремумом и двумя независимыми переменными, что дает основание сделать вывод о соответствии критерию изобретения новизна. Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что каналы, трубопроводы для двухфазных потоков широко известны, однако, при использовании завихрителя с участком переменного шага с оптимальной длиной вычисленной по приведенной зависимости (1Хпроявляет новые свойства, снижает гидравлические потери, дополнительно стабилизирует канал, повышая его надежность. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже.

В канале для газожидкостных потоков 1 перед местным сопротивлением 2 устанавливается многозаходный шнековый завйхритель минимального гидравлического сопротивления 3. Пересечения лопаток завихрителя с внутренней поверхностью канала образуют пространственную винтовую профильную линию 4, координатами которой задается профиль. На плоской развертке внутренней цилиндрической поверхности 5 канала 4 представлена профильной линией 6, являющейся участком плавной кривой с одним перегибом и двумя независимыми переменными (парабола, эллипс, конхоида Никохомеда. улитки Паскаля; линии Касси- ни и др.). Независимые переменные определяются по оптимальной длине , диаметру канала D, числу витков п, совершаемых одной лопаткой, п- ...... X-D

iga

(2)

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Поток в снарядном режиме течения поступает на завйхритель. На эавихрителе с минимальными гидравлическими потерями поток перестраивается в дисперсно-кольцевой режим и его прохождение через местное сопротивление 2 не сопровождается

гидроударами и вибрацией.

Примером конкретной реализации устройства может служить трубопровод, содержащий медный, латунный либо стальной нержавеющий трехлопаточный завйхритель длиной Н 0,48 О и углом закрутки на выходе а 70°. Лопатки могут быть закреплены на внутренней поверхности канала, а также на центральном стержне с обтекателями при помощи сварки либо пайки. Форму л а и з о б ре тени я Завйхритель для двухфазного потока, содержащий многозаходный шнек с безударным входом и переменным по длине шагом, установленный в цилиндрическом канале перед местным гидравлическим сопротивлением, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью минимизации гидравлических потерь и вибрации канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока, кромки шнека в пересечении с поверхностью канала образуют плавные кривые с

Изобретение относится к энергетике, транспорту, нефтяной, газовой и химической промышленности и может быть исполъ- зовано для повышения надежности транспорта двухфазных потоков. Целью изобретения является минимизация гидравлических потерь и вибрации двухфазного канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока в канале путем уста- нов ки на входе в кана1гГ м ногозаходного шнекового заэихрителя минимального гидравлического сопротивления Лопатки зэ- вихрителя профилируют по участку плавной кривой, обладающей одним перегибом и двумя независимыми переменными, при этом оптимальная длина участка переменного шага заверителя определяется соотношением: h D-0,082 exp-0085 K 7,5 + + (а - п /2)4, где О - внутренний диаметр завихрителя (канала); К - число лопаток зз- вихрителя; а- угол закрутки на диаметре. 1 ил.