Устройство для разделения газожидкостных потоков Советский патент 1982 года по МПК B01D45/00 B01D53/18 

Изобретение относится к устройствам для сепарации жидкости от газа механическим способом и может быть использовано для разделения фаз в абсорбционных, ректификационных и других аппаратах с закрученным движением потоков.

Известны сепарационные элементы для отделения газа От жидкости в аппаратах с закрученный движением потоков, выполненные в виде дуговых отбойников и вертикальных прорезей в цилиндре тепломассообменного аппарата tl .

г

Недостатком дуговых отбойников и сепараторов в виде вертикальных прорезей в цилиндрической обечайке является невозможность отделения жидкости от газа без попадания последнего в прорези или под дуговые отбойники. Указанный недостаток значительно снижает диапазон эффективной работы аппарата, в котором они применяются и требует либо большого рабочего пространства за зоной сепарации для гравитационного отделения жидкости от газа, попавшего вместе с жидкостью, либо дополнительный сепаратор.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для разделения газожидкостных потоков , включающее цилиндр с отверстиями с кольцевой отбортовкой, направленной в сторону периферии устройства t 2jНедостатком этого устройства яв10ляется ограниченная пропускная способность по жидкости при закрепленном размере отверстий перфорации, так как увеличение нагрузки по жидкости приводит к заполнению отверс15тия, а избйточная жидкость скользит по поверхности. При этом увеличивается зона сепарации и возможен пленочный унос жидкой фазы с поверхности устройства. Кроме того, наличие от20бортовки отверстий в одну сторону затрудняет вывод газа из-за перегородки в сторону оси устройства, что препятствует выравниванию давления по обеим его сторонам, а, следователь25но, ухудшает движение отсепарированной жидкости через отверстия за пределы устройства.

Цель изобретения - повыиение эффективности разделения и расширение

30 диапазона работы устройства за счет усиления воздействия газового потока на жидкость, осевшую на поверхность цилиндра, и выравнивания давле ния по обеим его сторонам. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для разделения газожидкостных потоков, включакяцем цилиндр с отверстиями с кольцевой отбортовкой, направленной к периферии устройства, между отверстиями вьшолнены дополнительные отверстия с противоположно направленной отбортовкой, при этом поверхность цилиндра между отверстиями выполнена выпукло-вогнутой фоЕЯИы. Наличие дополнительных отверстий с отбортовкой краев, направленной в сторону геометрической оси устройства, т.е. в сторону противоположную направлению отбОртовки отверс тий, обеспечивает выравнивание давле ния газа по обеим сторонам поверхнос ти устройства за счет возможности независимого движения газа из зоны с более высоким давлением за предела ми устройства внутрь его, где давление газа-Ниже, так как сепарируемый газо-жидкостной поток, проходящий внутри устройства, имеет вращательное движение. Таким образом, улучшаются условия движения отсепарированной на поверхности устройства жидкости через отверстия за пределы устройства. Выпукло-вогнутая форма поверхности между отверстиями перфорации обеспечивает лучшее оседание жидких капель из газо-жидкостного пото ка за счет увеличения угла набегания газо-жидкостного потока на поверхность устройства; создает услйвия для стекания осевшей жидкости В углубления известных отверстий снижает возможность вторичного брызгоуноса с поверхности устройства. Таки образом, за счет выпукло-вогнутой формы поверхности обеспечивается работа устройства в более -широком диапазоне нагрузок по жидкости. На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - вид на боковую поверхность, где указано одно из воз можных размещений отверстий; на фиг.З - сечение стенки устройства по осям соседних отверстий. Устройство выполнено в виде цилин ра 1, который имеет отверстия 2 с от бортовкой 3, направленной в сторону периферии устройства, и дополнительные отверстия 4 с отбортовкой 5, направленной в сторону оси устройства. Между отверстиями поверхность устройства имеет выпуклости 6 и вогнутости 7, образующие выпукло-вогнутый профиль в форме седла гиперболического параболоида). Устройство предназначено д основном для сепарации жидкости от газа в аппаратах вихревого типа, где газо-жидкостной поток предварительно закручивается. Помещенное концентрически в корпус Такого вихревого аппарата устройство работает следукадим образом. Закрученный газо-жидкостной.поток движется вдоль оси цилиндра 1. Капли жидкости под действием центробежных сил смещаются от оси цилиндра к периферии и оседает на его поверхности. Достигнув внутренней стенки цилиндра капли коалесцируются в плёнку. Благодаря криволинейности поверхности стенки цилиндра жидкость не задерживается на ней, а концентрируется в углублениях отверстий 2 и,, под действием динамического напора и центробежных сил продавливается за пределы устройства. Газовая фаза, освобожденная от капель жидкости, продолжает двихсение внутри устройства. Дополнительные отверстия 4 обеспечивают независимое обратное движение газа, прошедшего вместе с жидкостью в отверстия 2, благодаря чему выравнивается давление по.обеим сторонам цилиндра 1. Нсшичие отбортовки 5 у дополнитель.ных отверстий 4 улучшает отделение жидкости от газа, так как увеличивается угол набегания газо-жидкосткого потока на поверхность цилиндра 1, в то же время за отбортовкой по хоДу движения газового потока образуется зона, где ослабевает влияние газовой фазы на поверхности жидкости, что уменьшает возможность уноса жидкости с поверхности пленки. Сочетание выпуклостей 6 и вогнутостей 7 образует вокруг отверстий 2 более глубокие соплообразные горловины, что увеличивает пропускную способность каждого отверстия по жидкости и более надежно предотвращает прохождение газа вместе с жидкостью, так как слой жидкости в рассматриваемой горловине толще. Варианты выполнения устройства могут быть различны, т.е. относительное расположение отверстий может быть по вершинам треугольника, квадрата, по концентрическим окружностям и др. геометрическим фигурам с ровным или переменным шагом, при этом отверстия выполняются не сверлением, а выдавливанием пуансоном с профилем, соответствующим форме отв.ерстия 2 или 4 и отбортовки 3 или 5 соответственно. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает качественную сепарацию фаз в диапазоне нагрузок в 1,5 раза выше по сравнению с известным. Формула изобретения Устройство для разделения газожидкостных потоков, включающее цнлиндр с отверстиями с кольцевой отбортовкой, направленной к периферии устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности разделения и расширения диапазона работы устройства за счет усиления воздействия газового потока на жидкость, осевшую на поверхность цилиндра, и выравнивания давления по обеим его сторонам, между отверстиями выполнены дополнительные отверстия с противоположно направленной отбортовкой при этом поверхность цилиндра между отверстиями выполнена выпукло-вогнутой формы.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 580868, кл, В 01 D 3/28, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2623544/23-26,

кл. В 01 D 3/28-, 31.05.79.

фиг/

фиг г

ФиаЗ