Вихревая труба Советский патент 1981 года по МПК F25B9/02 

(54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА

I

Изобретение относится к устройствам для энергетического разделения газов и газожидкостных систем, в частности к вихревым трубам. Оно может быть применено в химической, нефтехимической и газовой промышленности для разделения углеводородных смесей.

Известна вихревая труба, содержащая корпус с сопловым вводом, диафрагму для вывода холодного потока и устройство для регулирования количественного соотношения расходов потоков газа,, выполненное в виде упругой пластины, закрепленной с двух сторон на одной из стенок ввода и взаимодействующей со штоком, имеющим возвратно-поступательное перемещение 1.

Недостатком указанной конструкции вихревой трубы является то, что она предназначена для электрического разделения газов, не содержащих капельную жидкость, так как устройство для регулирования расхода сжатого газа содержит только выход для газа. Это не позволяет эффективно осуществлять энергетическое разделение газов, содержащих капельную жидкость.

Известна также вихревая труба, включающая корпус с сопловым вводом и параллельно установленными кольцевыми диафрагмами на охлаждаемом горячем конце, в которой для повышения холодопроизводительности между диафрагмами помещены кольцевые шайбы, образующие внутренние и наружное оребрение горячего конца трубы 2.

Недостатком этой конструкции вихревой трубы также является отсутствие уст10ройства, позволяющего осуществлять разделение газожидкостных смесей, с выделением из них капельной жидкости и отвода этой жидкости, что также не позволяет эффективно разделять газожидкостные смеси.

Известны и вихревые трубы, содержа15щие корпус с сопловым вводой, диафрагму для вывода холодного потока, устройство для регулирования количественного соотношения расходов холодного и горячего потоков и отвода капельной жидкости. В таких

20 вихревых трубах устройство для регулирования количественного соотношения расходов холодного и горячего потоков и отвода кацельной жидкости состоит из параллельно установленных кольцевых диафрагм на охлаждаемом, горячем конце, между которыми помещены кольцевые шайбы, образующие внутреннее и наружное оребрение горячего конца; диафрагмы на участках, нримыкающих к шайбам с их внутренней стороны, имеют перфорацию для вывода капельной жидкости через горячий конец 3.

Недостатком конструкции является то, что отвод капельной жидкости, содержащейся в газе, осуществляется через перфорацию, имеющую постоянное сечение, что не позволяет эффективно отводить эту жидкость, а следовательно, и достигать максимальной холодоцроизводительности вихревой трубы.

Наиболее близкой к изобретению является вихревая труба для разделения газожидкостной смеси, содержащая корпус с сопловым вводом, камеру энергетического разделения и соосно установленную в -ей подвижную цилиндрическую перфорированную вставку, образующую со стенкой камеры кольцевую полость, подключенную к сливному патрубку. Для обеспечения подвижности вставки последняя выполнена с турбинными лопатками, вращающимися под действием газового потока 4.

Однако эта вихревая труба также не обеспечивает необходимой холодопроизводительности и достаточно высокой термодинамической эффективности из-за невозможности регулирования количественного соотношения расходов холодного и горячего потоков и капельной жидкости.

Изобретение имеет целью повыщение термодинамической эффективности и холодопроизводительности.

Цель достигается тем, что внутренняя поверхность камеры со стороны, примыкающей к корпусу, выполнена конической, а вставка снабжена приводом возвратнона с образованием между ее торцом и конической поверхностью камеры регулируемого кольцевого зазора для отвода капельной жидкости через полость в сливной патрубок.

На фиг. 1 дан общий вид вихревой трубы в продольном сечении; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Вихревая труба содержит корпус I, сопловый ввод 2 в виде «улитки для ввода газожидкостной смеси, диафрагму 3, патрубок 4 для вывода холодного потока, камеру 5 энергетического разделения с коническим участком 6, соединенным с корпусом 1, внутри которой находится цилиндрическая вставка 7, возвратно-поступательное перемещение которой осуществляется штоком 8. Шток 8 соединен с подвижной вставкой в ее торцовой части 9, имеющей сквозные «окна 10 для прохода газа в устройство для регулирования расходов

холодного и горячего потоков, состоящее из камеры 11, подвижного щтока 12 с конусом 13 и патрубка 14 для вывода горячего потока. Между коническим участком 6 и подвижной цилиндрической вставкой 7

имеется регулируемый зазор 15 для прохода капельной жидкости в полость 16, имеющую для ее отвода сливной патрубок 17. Для уменьшения прилипания жидкой фазы смеси внутренняя поверхность камеры 5 и наружная поверхность вставки 7 имеют фторопластовые покрытия.

Вихревая труба работает следующим образом.

Исходная газожидкостная смесь поступает в сопловый ввод 2, где сжатая газожидкостная смесь образует вихрь, который приобретает вращательное движение, а затем в результате расщирения разделяется на два потока: холодный и горячий. Горячий поток (с температурой значительно большей,

чем температура исходного потока) отводится с противоположного конца трубы, последо вательно проходя конический участок б, внут реннюю полость цилиндрической вставки 7, сквозные «окна 10. После этого горячий поток поступает в камеру 11, из которой выводится через патрубок 14, выходное сечение которого регулируется с помощью осевого перемещения конуса 13, при вращении щтока 12. В результате вращающегося движения газожидкостной смеси на выходе из ввода 2 содержащаяся в ней капельная жидкость накапливается в периферийных слоях (так как эти слои характеризуются наибольшими тангенциальными скоростями) и, обтекая конусную поверхность учасп-ка 6, проходит через регулируемый -кольце5 вой зазор 15, поступает в полость 16, а затем выходит в виде жидкой фазы через патрубок 17. Возможность регулирования кольцевого зазора между неподвижным коническим участком и подвижной цилиндрической вставкой позволяет отбирать в

0 зависимости от содержания капельной жидкости в исходной смеси максимальное количество жидкости.

Кроме того, вихревая труба дает возможность исключить необходимость применения дополнительного аппарата - газожидкостного сепаратора.

Формула изобретения

Вихревая труба для разделения газожидкостной смеси, содержащая корпус с сопловым вводом, камеру энергетического разделения и соосно установленную в ней подвижную цилиндрическую вставку, образующую со стенкой камеры кольцевую полость, подключенную к сливному патрубку, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности и холодопроизводительности, внутренняя поверхность

камеры со стороны, примыкающей к корпусу, выполнена конической, а вставка снабжена приводом возвратно-поступательного перемещения и установлена с образованием между ее торцом и конической поверхностью камеры регулируемого кольцевого зазора для отвода капельной жидкости через полость в сливной патрубок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4.Авторское свидетельство СССР 578090, кл. F 25 В 9/02, I97I.