Устройство для гашения энергии и сепарации двухфазного потока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 119) И 1) 14 51)4 В 04 С 1/О 1 55 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСНО ной пе с рядо у наружной стенки спиральной перегородки, причем размер отверстий увеличивается в направлении движения потока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффек" тивности процессов гашения энергии и сепарации двухфазного потока, часть поверхности трубчатого элемента, заходящая в полость камеры для сбора тяжелой фазы, выполнена перфорированной и на его конце установлена перфорированная коническая насадка.2. Устр ойство по п,1, о т л ие с я тем, что отверстрасположены не менее,в крышка за 1/4 в ка от входа в спираль чем диаметр отверстий канал сполож ьппа анал а иам тогшаеттрубч СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИИ(71) Институт гидромеханики АН УСС(56) Авторское свидетельство СССРН 887876, кл. Р 16 Ь 55/02, 1979.Авторское свидетельство СССРй 37 1975, кл. В 04 С 5/ 13, 1970.Авторское свидетельство СССРФ 1018716, кл. В 04 С 5/00, 1982.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯЭНЕРГИИ И СЕПАРАЦИИ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА, включающее корпус с тангенциальным входным патрубком, камерамидля сбора тяжелой и легкой фаз, между которыми установлена спиральнаяконцентричная перегородка с верхнеи нижней крьппками, оканчивающаясятрубчатым элементом с продольнойщелью, заходящим в камеру для сбортяжелой фазы, верхняя крьппка выполиена с рядом отверстий, расположенных вдоль внутренней стенки спирал ородки, а нижняя крьппка тверстий,. расположенных ных в верхней крьппке, не 1/3 ширины спирального в нижней крьпйке не превытра отверстий перфорации элемента.Изобретение относится к устройствам, предназначенным для проведе, ния процессов гашения энергии и сепарации двухфазных газожидкостных потоков под действием центробежных 5сил инерции и может быть использовано в различных высокоскоростных гидродинамических установках например,для гашения энергии и сепарации газонефтяных и газоводяных потоков,10Цель изобретения - повышение эффективности процессов гашения энергии и сепарации двухфазного потока.На фиг. 1 представлено устройство15для гашения и сепарации двухфазногопотока, общий вид; на фиг.2 - то же,вид сверху (без камеры для сбора легкой Фазы) .Устройство содержит тангенциальныи входнои патрубок 1, расширяющийсяг н20в направлении движения потока и являющийся частью канала, образованногоспиральной концентрической перегородкой 2 с нижней 3 и верхней 4 крышками,25Нижняя крышка 3 выполнена с рядомотверстий 5, расположенных вдольвнутренней стенки спиральной перегородки 2, а верхняя крышка 4 - с рядомотверстий 6, расположенных у наружнойстенки перегородки 2, причем отверЗОстия в крышках расположень на расстоянии не менее, чем за 1/4 нитка отвхода в спиральный канал и размер отверстий увеличивается в направлениидвижения потока, В верхней части уст ройства расположена камера 7 для сбора легкой фазы газа) а в нижнейчасти - камера 8 для сбора тяжелойфазы (жидкости). Спиральный канал,образованный перегородкой 2, оканчи- Овается трубчатым элементом 9 с продольной щелью 10, часть поверхностикоторого, заходящая в полость камеры8, выполнена перфорированной отверстиями 1 1. На конце элемента 9 установлена перфорированная коническаянасадка 12 с отверстиями 13, причемдиаметр отверстий 5, расположенныхв крьппке 3, не превьшает диаметраотверстий 11 в трубчатом элементе 9, 50а диаметр отверстий б в крьппке 4не превьппает 1/3 ширины спиральногоканала, образованного перегородкой 2.Устройство работает следующим образом. 55При входе скоростного двухфазногопотока в тангенциальный патрубок 1,который расширяется в направлении движения потока, происходит отрыв потока от внутренней стенки спиральной концентрической перегородки 2, В дальнейшем поток распределяется слоем определенной толщины по поверхности перегородки 2, где под действием центробежных сил происходит , его интенсивная сепарация и гашение энергии за счет сил трения и потерь напора на поворот потока.Дойдя до отверстий 5, слой потока, приближенный к наружной стенке спирального канала, образованной перегородкой 2, уже отсепарирован и заторможен, особенно в зоне соприкосновения с нижней 3 и верхней 4 крышками, поэтому отвод жидкой фазы потока через отверстия 5 будет в основном происходить за счет гидродинамического давления, вызванного центробежными силами, причем отверстия 5 в этом случае играют также роль местного гидравлического сопротивления, сильно тормозя отобранную таким образом жидкую фазу потока, которая поступает в камеру 8 для сбора тяжелой фазы.При дальнейшем движении газожидкостного потока по спиральному каналу происходит его торможение за счет увеличения кривизны канала и возрастает эффективность сепарации, так как уменьшается радиус поворота потока и его скорость. Газовая фаза при этом интенсивно выделяется из наружных слоев потока, а отсепарированная жидкая фаза все больше утолщается в нижней части и все большая ее часть проходит через отверстия 5 в нижней крышке 3, поскольку диаметры этих отверстий увеличиваются по мере увеличения кривизны. Остаток потока, пройдя через продольную щель 10, попадает в трубчатый элемент 9, имея все еще довольно большую скорость, поэтому жидкая фаза распределяется по его поверхности, опускается к нижней части элемента 9, выполненной с отверстиями 11 , при прохождении через которые окончательно теряется энергия этой части жидкой фазы. Коническая-насадка 12, устанавливаемая на конце элемента 9 и выполненная с отверстиями 13, не позволяет потоку срываться с торца трубчатого элемента 9, что способствует повышению эффективности125521 процессов сепарации и гашения энергии потока.Газовая фаза по мере увеличения концентрации в канале отводится через отверстия 6, выполненные в верхней крьппке 4, диаметры которых также увеличиваются в направлении движения потока, Постепенное увеличение диаметра этих отверстий до 1/3 ширины канала обеспечивает постепенный от вод газовой фазы в камеру 7 для сбора легкой фазы и предотвращает вспенивание потока в подводящем и последующих участках.Путем анализа экспериментальных , 15 данных, полученных методом кинофикации процесса гашения энергии двух 4 4фазного потока в гасителе аналогичной конструкции, установлено, что расположение отверстий 5 и 6 для отвода фаз менее, чем за 1/4 витка от входа в канал резко снижает эффективность сепарации, так как попадает в зону неоконченного разделения.За счет постоянного отбора отсепарированной части потока через отверстия в крьппке и трубчатом элементе достигается снижение кинетической энергии потока, а полученные соотношения конструктивных элементов обес.печивают работоспособность устройства с высокими значениями,эффективности в широком диапазонеконцентраций фаз потока.тор А,Зимокосо НИИПИ Го по дел13035, М,Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г.укг Редактор Г.ВолкоЗакаэ 4744/8 ираж 517ударственного м изобретений сква, Ж-Э 5, Р Подписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4