Циклонный сепаратор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 01 0 45/12, В 04 С ЗУО ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТ ТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институтэнергетического машиностроения МГТУ им.Н,Э.Баумана(56) Авторское свидетельство СССРМ 1443763, кл. В 01 О 45/12, 86,Авторское свидетельство СССРМ 446290, кл. В 01 0 45/12, 72.(57) Изобретение относится к устройствам,которые в качестве конденсатоуловителеймогут найти применение в газовой, нефтяной и химической промышленности для очистки природного и попутного газов и отделения конденсата перед подачей в магистральные газопроводы, а также для осушки сжатого воздуха от влаги после компрессора, Цель изобретения - обеспечение отделения конденсирующихся примесей и уменьшение потерь давления. Циклонный сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, лопаточный завихритель 2, профилированный обтекатель 3 образующий с корпусом кольцевое сверхзвуковое сопла, диффуэорный насадок 5, выводной патрубак 6 в виде сверхзвукового трубного диффузора с кон фузорно-диффуэорной проточной частью. 1 ил.Предполагаемое изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленности для очистки природного и попутного газов от конденсата перед подачей к потребителю, а также для осушки сжатого воздуха от влаги после компрессора,Известен циклонный сепаратор, содержащий цилиндрический корпус, к которому присоединен диффузорньЙ насадок, осевой выводной патрурок. установленный с воз мокностьЬ осевого перемещения, образованный между стенкой диффузориого насадка и выводным патрубком канал отвода отдельной жидкости с регулируемым входным сечением, завихритель потока, установленный на входе корпуса вдоль подводящего патрубка, играющего роль камеры сепарации, Вывод отсепарированных частиц осуществляется через кольцевую щель, образованную между диффузорным насадком и центральным отводом очищенного газа. Исходным продуктом сепарации. является двухфазный поток, поступающий в цилиндрический корпус с установленным в нем завихрителем, при помощи которого поток закручивается и возникающие при этом центробежные силы отжимают капли жидкости на стенки корпуса, которые сливаются в пленку, которая перемещается потоком газа в устройство отвода через регулируемую кольцевую щепь,а отвод очищенного газа осуществляется через осевой выводной патрубок к потребителю с дозвуковой скоростью.Недостатками циклонного сепаратора являются недостаточная степень осушки газа, идущего к потребителю, что сокращает срок службы агрегатов, установленныхасле устройства сепарации, из-за коррозии проточных частей, вызываемых влажиостьа отбираемого газа, большие потери давления по сепарируемому тракту.Целью предлагаемого технического решения является обеспечение отделения конденсирующихся примесей и уменьше-, ние потерь давления.Поставленная цель достигается тем, что в циклонном сепараторе завихритель выполнен лопастным с осевым обтекателем переменного поперечного сечения, образующим со стенкой корпуса конфузорно-диффузорное сверхзвуковое кольцевое сопло, а выводной патрубок выполнен в виде сверхзвукового трубного диффузора с конфузорно-диффузорной проточной частью.На чертеже представлена конструкцияциклонного сепаратора, который состоит из цилиндрического корпуса 1 с цилиндрической стенкой 4, лопастного завихрителя 2 с осевым обтекателем 3, диффузорного насадка 5, сверхзвукового трубноо диффузора 6, коллектора-сборника 7, выходной магистрали 8, замкнутой полости 9, каналов10,5 Работа устройства заключается в следующем, Газ с частицами и капельиой кидкостью с высоким давлением поступает вкорпус 1, в котором установлен завихритель2, проходя через который поток приобрета 0 ет закрутку и поступает в сверхзвуковоекольцевое сопло, образованное между корпусом 1 и обтекателем 3, В сужающемсяучастке до критического сечения во вращающемся потоке происходит сепарация час 15 тиц жидкости к периферии, а ускорениепотока вдоль оси при входе в горловинуспособствует дополнительному отбрасыванию частиц в сторону корпуса, Б сверхзвуковой части вращающийся поток20 продолжает ускоряться и сепгрироваться,из-за снижения температуры в ней начинается спонтанная конденсация жидкости, которая усиливается за счет центров ужеимеющейся конденсации, в качестве кото 25 рых выступают неотсепарированные в дозвуковой сужающейся части сопла частицыи капли влаги, Для сепарации этих частицнеобходимо более длительное пребываниеих во вращающемся потоке, поэтому пере 30 охлажденный неравновесный двухфазныйпоток за срезом сверхзвукового сопла завершает выделение конденсата из многокомпонентной смеси и его сепарацию нацилиндрическую стенку 4 корпуса, вдоль ко 35 торой он движетсч в направлении отводящего устройства благодаря осевойскорости, приобретенной в процессе разгона газа до сверхзвуковой скорости и поинерции) и через кольцевую щель диффу 40 зорного насадка 5 попадает в сборник 7.Очищенный газ входит в сужающийся участок серхзуового диффузора, ормози- ся в системе косых скачков вплоть до Рр.Таким образом восстанавливается давле 45 ние в проточной части сепарирующего устройства,Свсрхзвуковой трубный диффузор установлен с зазором относительно корпуса сепаратора и диффузориого насадка 5 и50 регулирование этого зазора д осуществляется изменением давления в полости 9. Перемещением сверхзвукового трубногодиффузора 6 в пределах диффузориого насадка 5 достигаетсч выбор оптимального55 расстояния д, при котором эффективностьотвода конденсата наибольшая.Проточная часть сепаратора позволяетреализовать рабочий процесс таким образом что колебания расхода и давления вСоставитель Д. БажановаТех ред М.Моргентал Корректор И. Шмакова Редактор Заказ 3602 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 магистрали за инерционным сепаратором не передаются в трубопровод и агрегаты, установленные перед его входом, поскольку образованное сверхзвуковое кольцевое сопло с центральным телом обтекателем), например, со степенью расширения Рвх/Ра= =3-5, где Рвх - давление газа на входе в сепаратор, а Рв - давление на срезе сопла, перед входом в цилиндрический участок 4 корпуса, позволяет разогнать поток до скорости, соответствующей числам Маха М = =1,2 - 1,5, а затем его затормозить в сверхзвуковом трубном диффузоре, установленном перед выходом из сепаратора, что способствует восстановлению давления, и с учетом потерь, обеспечению общего отношения давлений на сепараторе Рвах/Рвх = =0,8-0,6. где Рвах - давление на выходе из сепаратора 4.В случае изменения режима работы сепаратора, например, при увеличении давления на его выходе организация рабочего процесса осуществляется так, что вначале перестраивается течение в сверхзвуковом диффузоре, затем в цилиндрической части 4 корпуса и далее в кольцевом сопле, при этом происходит отрыв потока от стенок сопла и скачки уплотнения входят в сверхзвуковую часть кольцевого сопла, продвигаются вверх по потоку, и только при достижении Рвх/Рвх = 0,9-0,95, когда Рвых достигнет определенного (Рвых)мвх для данного устройства, эона отрыва потока достигнет критического сечения сопла, поток становится дозвуковым по всей длине сепаратора, после чего давление и расход на входе сепаратора начнут изменяться. Устройство обеспечивает гарантированную безотказную работу на нерасчетных режимах до отношения давлений Рвых/Рех - 0.9 0,95, поэтому понижение давления в магистрали на выходе иэ сепаратора ниже 5 давления (Рвых)мах на изменение расхода идавления на входе в сепаратор не отразится.Использование предлагаемого инерци. онного сепаратора экономически оправда но как более надежная, компактная и легкаяконструкция, позволяющая исключить из промышленных установок такие сложные агрегаты,как турбодетандер или громоздкий теплообменник, за счет организации сниже ния температуры в зоне расширения газабез совершения полезной работы. Формула изобретения Циклонный сепаратор, содержащий ци линдрический корпус, к которому присоединен диффуэорный насадок, осевой выводной патрубок, установленный с воэможностью осевого перемещения, образованный между стенкой диффузорного 25 насадка и выводным патрубком канал отвода отделенной жидкости с регулируемым входным сечением, завихрИтель потока, установленный на входе корпуса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения 30 отделения конденсирующихся примесей иуменьшения потерь давления, завихритель выполнен лопастным с осевым обтекателем переменного поперечного сечения, образующим со стенкой корпуса конфузорно-диф фуэорное сверхзвуковое кольцевое сопло, авыводной патрубок выполнен в виде сверхзвуковое трубного диффузора с конфузорно-диффузо рной проточной частью.