Осевой завихритель центробежного сепаратора

,1398917 9) 3/06 РЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов(56) Авторское свидетельство СССРУ 436677, кл. В 04 С 3/06, 1969.Авторское свидетельство СССРЯф 203622, кл, В 01 Р 45/12, 1967.Патент Франции У 2084452,кл, В 04 С 11/00, 1971,(54)(57) 1, ОСЕВОЙ ЗАВИХРИТЕЛЬ ЦЕНТ 1 ОБЕИНОГО СЕПАРАТОРА, содержащий полую втулку с обтекателем на входном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и выполненный в лопасти сквозной канал, входящий внутрь втулки, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритов сепаратора за счет интенсификации отвода жидкости к стенке сепаратора, он снабжен диффузором, присоединенным к выходму концу втулки.1398917 2, Осевой завихритель по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем . что наружный диаметр расширенного конца диффуэора равен 0,5-0,7 диаметра эавихрителя.3, Осевой эавихритель по пп,1 и 2; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в боковой поверхности втулки выполнены радиальные отверстия, а суженный конец диффузора выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутренного диаметра осевого отверстия втулки.ц. Осевой эавихритель по п.3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ра" диальные отверстия расположены между лопастями. Изобретение относится к устройствам для сепарации газа и жидкости взакрученном потоке и может быть применено в различных отраслях народногохозяйства, например в химической,нефтегазовой, пищевой промышленности.Известен осевой завихритель, установленный в вихревом пылеуловителетаким образом, что проходящая через 10его центр трубка соединяет зону осаждения с зоной разрежения завихрителядля улучшения сепарации фаз.Недостатком такого завихрителяявляется многоэлементность и громоздкость конструкции.Известен также осевой завихритель,лопасти которого имеют сквозные радиальные каналы, на входе установленсферический обтекатель, а на выходе - 20конический сужающийся обтекатель.Недостатком этого завихрителя является наличие конического обтекателя, по поверхности которого сепарируемые капли жидкости поступают вцентральную зону вихря, вследствиечего мелкие капли проскакивают в сепарационную зону,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является осевой эавихритель для центробежной сепарациифаэ газожидкостной смеси, содержащийполую втулку с обтекателем на вход 5. Осевой эавихритель по п. 3,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что радиальные отверстия расположены эавыходными концами лопастей,6, Осевой эавихритель по пп, 1-5,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что расширенный конец диффуэора расположенна расстоянии от выходных концов лопастей, равном 0,2-1,0 диаметра завихрителя,7, Осевой эавихритель по пп.1 -6,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вобтекателе выполнено наклонное отверстие, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя,ном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и выполненный в лопасти сквозной канал, входящий внутрь втулки.Для рециркуляции сепарируемого газа используется эона разрежения, создаваемая по оси завнхрителя, а подвод газа на рециркуляцию осуществляется через каналы лопаток в полость втулки. Полости лопатов к отдельных случаях могут располагаться нормально или тангенциально к внутренней поверхности центральной втулки.Недостатком известного завихрителя является слабая крутка капель жидкости, проскочивших с рециркулируемым газом, Эта слабая крутка вызывает необходимость значительного удаления сигарообразной кормовой части завихрителя от сепарационного узла для отвода отсепарированной пленки жидкости, так что общий продольный габарит сепаратора составляет 16 калибров (внешних диаметров) эавихрителя. Следствием этого является снижение эффективности сепарации, вызываемое затуханием крутки потока газа на значительном удалении от за" вихрителя.Недостаток устройства - накопление жидкости в полости втулки при ос3 139тановке аппарата, что требует дополнительных затрат греющего пара и промывочной жидкости при ревизии и ремонте аппарата,Цель изобретения - обеспечение высокой эффективности сепарации приуменьшении габаритов сепаратора засчет интенсификации отвода жидкостик стенке сепаратора,Поставленная цель достигается тем,что осевой завихритель центробежногосепаратора, содержащий полую втулкус обтекателем на входном конце и осевым отверстием на выходном конце,укрепленные на боковой поверхностивтулки наклонные лопасти и выполненный в лопасти сквозной канал, входя-.щий внутрь втулки, снабжен диффузором, присоединенным к выходному концу втулки.Кроме того, наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,50,7 диаметра завихрителя.В боковой поверхности втулки выполнены радиальные отверстия, а суженный конец диффуэора выполнен свнутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра осевого отверстиявтулки.Радиальные отверстия в боковой поверхности втулки могут быть расположены между лопастями или за их вы-.ходными концами.Кроме того, расширенный конец диффузора расположен на расстоянии отвыходных концов лопастей, равном 0,2"1,0 диаметра завихрителя.В обтекателе выполнено наклонноеотверстие, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью эавихрителя,На фиг, 1 показан осевой завихритель с диффузором, продольный разрез;на фиг, 2 - верхняя часть завихрителя с диффузором и радиальными отверстиями между лопастями; на фиг. 3 -завихритель с радиальными отверстиями, расположенными за выходными концами лопастей, и наклонным отверстием в обтекателе,Завихритель состоит из полой втулки 1, на боковой поверхности которойукреплены наклонные лопасти 2 сосквозным каналом 3, входящим внутрьвтулки в ее осевой канал 4. На выходном конце втулки установлен диффузор 5, имеющий суженный конец 6 ирасширенный конец 7, Суженный конец8917 5 10 15 20 253035 40 45 50 55 6 диффузора может образовывать выступ 8 по отношению к выходному отверстию 9 канала 4, Перед выступом 8 во втулке 1 могут быть выполнены радиальные отверстия 10, расположенные между лопастями 2, или отверстия 11, расположенные на выходном конце втулки 1 за выходными концами лопастей 2, Изогнутое дно обтекателя 12, прикрепленного к втулке 1, может иметь наклонное отверстие 13, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью эавихрителя.Завихритель работает следующим образом.Поток капель жидкости вместе с газом направляется на завихритель, Проходя эавихритель, поток закручивается и продолжает дальнейшее движение в форме закрученной струи. В направлении продольной оси завихрителя образуется зона пониженного давления, Отводимый из зоны сепарации гаэ с увлекаемыми каплями жидкости самотеком поступает на рециркуляцию через сквозные каналы 3 в лопастях завихрителя в канал 4 и в виде вращающейся струи выходит через суженный конец 6 диффузора 5, Капли жидкости в простейшем варианте отбрааываются на внутреннюю стенку диффуэора и срываются в поток с расширенного конца 7.Для более надежной сепарации капель, внесенных рециркулируемым потоком, служат отверстия 10Причем расположение отверстий 10 между лопастями эавихрителя способствует менееинтенсивному отводу жидкости с частьюгаза, чем в случае расположения отверстий 11 за выходными концами лопастей эавихрителя,В центре завихрителя образуетсявихрь, захватывающий капли жидкостис изогнутого дна обтекателя 12. Черезотверстие 13 капли жидкости сдуваются входящим потоком к стенке канала4 и далее сепарируются в закрученном потоке,Капли жидкости иэ основного потокав самом завихрителе не отбрасываютсяна периферию под действием центробежных сил, ибо силы турбулентныхпульсаций и вихревые вторичные течения в межлопаточном пространстве препятствуют этому, Некоторая часть ка" пель жидкости иэ основного потока по центральной втулке выносится по диф 1398917Фуэору 5 к его концу 7 и далее закрученной струей срывается в виде конусообразного веера капель, Благодаряувеличению диаметра конца 7 по сравнению с диаметром цилиндрическогоканапа 4 удается сократить путь капли до стенки вихревой камеры, т.е,тем самым сократить требуемый продольный габарит сепарационного устройства,Большой диаметр диффузора не должен резко сжимать закрученный поток,поэтому его размеры должны быть несколько больше центрального вихревогоядра. Для оптимальных условий круткипотока, когда при минимальных энергозатратах обеспечивается устойчиваясепарация фаз, больший диаметр диффузора составляет 0,5-0,7, ближек 0,7.Дпя оптимальной крутки потока достаточно иметь угол наклона лопастейк продольной оси завихрителя от 20до 45 . В этом случае установка диффузора не должна влиять на увеличение гидравлического сопротивления,поскольку он размещается в центральной зоне закрученной струи без пережима основного периферийного ядрапотока. Так, например сравнительныеиспытания бронзовой отливки завихрителя диаметром 100 мм снабженногодевятью винтовыми лопастями с шагомобразующей 450 мм и параболическимдиффузором на выходе 0,54 Д или насадком 0,6 Д, показали, что формадиффузора не сказывается на гидравлическом сопротивлении потоку. Приэтом по сравнению с известным предлагаемому завихрителю удается сократить общую протяженность сепарационного элемента до 3,7 калибра завих рителя, т.е. в 4,3 раза,При уменьшении соотношения диаметра диффуэора к диаметру завихрителя менее 0,5 ослабляется крутка потока и эффективность сепарации снижается, Увеличение соотношения более 0,7 приводит к перекрытию сечения активной зоны струи, а это влечет к увеличению гидравлических потерь и ухудшению сепарации за счет вихревых выбросов в центр струи.ОВыполнение отверстий в боковой поверхности втулки в межлопаточном пространстве в сочетании с суженным концом диффузора позволяет отводить вместе с частью газа, проходящего через эти отверстия, капельки жидкости в периферийную зону струи ближе в стенке сепаратора,20 Для более интенсивного отсоса капелек жидкости из втулки отверстияво втулке смещены к выходному ееконцу эа выходные концы лопастей,Диффузор выступает за срез завих 25 рителя на 0,2-1 Д. Меньшее значениеотносится к большим диаметрам завихрителей с большим числом лопастей,а большее - к малым диаметрам, Уменьшение этого соотношения ухудшает30 эффективность сепарации, а увеличение его приводит к возрастанию про"дольного габарита.Расположение в обтекателе наклонного отверстия способствует не только сливу жидкости при остановке аппа 35рата, но также обеспечивает сдуваниекапель из центра на стенку втулкидля улучшения сепарации при работеустройства,40 Основным технико-экономическимпреимуществом предлагаемого осевогоэавихрителя является обеспечение высокой эффективности сепарации приуменьшении габаритов сепаратора засчет интенсификации отвода жидкостик стенке сепаратора,1398917 иг 2 Составитель Л. ЧуповаТехред Л.Олийнык Корректор В. Гирняк М. Петрова едак каэ 2618/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у ектная; Тираж 523 ВНИИПИ .Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушПолписомитета СССРоткрытийая наб д. 4