Осьовий завихрювач центробіжного сепаратора

1. ОСЕВОЙ ЗАВИХРИТЕЛЬ ЦЕНТРОБЕКНОГО 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 а ю 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 выходному концу втулки. со Фиг.1 о 139891 7 5. Осевой завихритель по п. 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что радиальные отверстия расположены за выходными концами лопастей. 6. Осевой завихритель по пп. 1-5, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что расширенный конец диффузора расположен на расстоянии от выходных концов лопастей, равном 0,2-1,0 диаметра завихрителя. 7. Осевой чавихритель по пп.1 -6, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в обтекателе выполнено наклонное отверстие, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя. 2. Осевой завихритель по п,1, о тл и ч а ю п и й с я тем что наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,5-0,7 диаметра завихрит еля . 3. Осевой завихритель 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. 4. Осевой завихритель по п.З, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что радиальные отверстия расположены между лопастями. 1 Изобретение относится к устройствам для сепарации газа и жидкости в закрученном потоке и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства, например в химической, нефтегазовой, пищевой промышленности. Известен осевой завихритель, установленный в вихревом пылеуловителе таким образом, что проходящая через его центр трубка соединяет зону осаждения с зоной разрежения завихрителя для улучшения сепарации фаз. Недостатком такого завихрителя является многоэлементность и громоздкость конструкции. Известен также осевой завихритель, лопасти которого имеют сквозные радиальные каналы, на входе установлен сферический обтекатель, а на выходе конический сужающийся обтекатель. Недостатком этого завихрителя является наличие конического обтекателя, по поверхности которого сепарируемые капли жидкости поступают в центральную зону вихря, вследствие чего мелкие капли проскакивают в сепарационную зону. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаємому результату является осевой завихритель для центробежной сепарации фаз газожидкостной смеси, содержащий полую втулку с обтекателем на вход , . ю 15 20 25 ЗО 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 зона разрежения, создаваемая по оси завихрителя/ 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 рецлркулируемым 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) завихрителя. Следствием этого является снижение эффективности сепарации, вызываемое затуханием крутки потока газа на значительном удалении от завихрителя. Недостаток устройства - накопление жидкости в полости втулки при осI 4 1398917 тановке аппарата, что требует допол6 диффузора может образовывать выступ нительных затрат греющего пара и про8 по отношению к выходному отверстию 9 канала 4. Перед выступом 8 во втулмывочной жидкости при ревизии и реке 1 могут быть выполнены радиальные' монте аппарата, отверстия 10, расположенные между Цель изобретения - обеспечение вылопастями 2, или отверстия 11, рассокой эффективности сепарации при положенные на выходном конце втулки уменьшении габаритов сепаратора за счет интенсификации отвода жидкости 1 за выходными концами лопастей 2. к стенке сепаратора. Изогнутое дно обтекателя 12, прикрепленного к втулке 1, может иметь накПоставленная цель достигается тем, лонное отверстие 13, расположенное в что осевой завихрнтель центробежного точке пересечения внутренней поверхсепаратора, содержащий полую втулку ности обтекателя с осью завихрителя. с обтекателем на входном конце и осевым отверстием на выходном конце, Завихритель работает следующим 15 укрепленные на боковой поверхности образом. втулки наклонные лопасти и выполненПоток капель жидкости вместе с ный в лопасти сквозной канал, входягазом направляется на завихритель. щий внутрь втулки, снабжен диффузоПроходя завихритель, поток закручиром, присоединенным к выходному кон- 20 вается и продолжает дальнейшее двицу втулки. жение в форме закрученной струи, В направлении продольной оси завихриКроме того, наружный диаметр растеля образуется зона пониженного давширенного конца диффузора равен 0,5ления. Отводимый из зоны сепарации 0,7 диаметра завихрителя. В боковой поверхности втулки вы25 газ с увлекаемыми каплями жидкости самотеком поступает на рециркуляцию полнены радиальные отверстия, а сучерез сквозные каналы 3 в лопастях женный конец диффузора выполнен с завихрителя в канал 4 и в виде вравнутренним диаметром, меньшим внутщающейся струи выходит через суженреннего диаметра осевого отверстия втулки. 30 ный конец 6 диффузора 5, Капли жидкости в простейшем варианте отбрасыРадиальные отверстия в боковой поваются на внутреннюю стенку диффузоверхности втулки могут быть располора и срываются в поток с расширенножены между лопастями или за их выго конца 7. ходными концами. Кроме того, расширенный конец диффузора расположен на расстоянии от выходных концов лопастей, равном 0,21,0 диаметра завихрителя. В обтекателе выполнено наклонное отверстие, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя, 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 которой укреплены наклонные лопасти 2 со сквозным каналом 3, входящим внутрь втулки в ее осевой канал 4. На выходном конце втулки установлен диффузор 5, имеющий суженный конец 6 и расширенный конец 7. Суженный конец 35 Для более надежной сепарации капель , внесенных рециркулируемым потоко-1, служат отверстия 10 в Примем расположение отверстий 10 между лопастями завихрителя способствует менее 40 интенсивному отводу жидкости с частью газа, чем в случае расположения отверстий 11 за выходными концами лопастей завихрителя. В центре завихрителя образуется 45 вихрь, захватывающий капли жидкости с изогнутого дна обтекателя 12. Через отверстие 13 капли жидкости сдуваются входящим потоком к стенке канала 4 и дапее сепарируются в закручен50 ном потоке. Капли жидкости из основного потока в самом завихрителе не отбрасываются на периферию под действием центробежных сил, ибо силы турбулентных пульсаций и вихревые вторичные течения в межлопаточном пространстве препятствуют этому. Некоторая часть капель жидкости из основного потока по центральной втулке выносится по диф 5 1398917 фузору 5 к его концу 7 и далее закрученной струей срывается в виде конусообразного веера капель. Благодаря увеличению диаметра конца 7 по срав- • иению с диаметром цилиндрического канала 4 удается сократить путь капли до стенки вихревой камеры, т.е. тем самым сократить требуемый продольный габарит сепарационного уст10 ройства. Большой диаметр диффузора не должен резко сжимать закрученный поток, поэтому его размеры должны быть несколько больше центрального вихревого ядра. Для оптимальных условий крутки потока, когда при минимальных энергозатратах обеспечивается устойчивая сепарация фаз, больший диаметр диффузора составляет 0,5-0,7, ближе 20 к 0,7. Для оптимальной крутки потока достаточно иметь угол наклона лопастей к продольной оси завихрителя от 20 до 4 5 е . В этом случае установка диф- 25 фузора не должна влиять на увеличение гидравлического сопротивления, поскольку он размещается в центральной зоне закрученной струи без пережима основного периферийного ядра 30 потока. Так, например, сравнительные испытания бронзовой отливки завихрителя диаметром 100 мм, снабженного девятью винтовыми лопастями с шагом образующей 450 мм и параболическим 35 диффузором на выходе 0,54 Д или насадком 0,6 Д, показали, что форма диффузора не сказывается на гидравлическом сопротивлении потоку. При этом по сравнению с известным предлагаемому завихрителю удается сокра- 40 тить общую протяженность сепарационного элемента до 3,7 калибра завихрителя, т.е. в 4,3 раза. 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. Выполнение отверстий в боковой поверхности втулки в межлопаточнои 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. Для более интенсивного отсоса капелек жидкости из втулки отверстия во втулке смещены к выходному ее концу за выходные концы лопастей. Диффузор выступает за срез завихрителя на 0,2-1 Д. Меньшее значение относится к большим диаметрам завихрителей с большим числом лопастей, а большее - к малым диаметрам. Уменьшение этого соотношения ухудшает эффективность сепарации, а увеличение его приводит к возрастанию продольного габарита. Расположение в обтекателе наклонного отверстия способствует не только сливу жидкости при остановке аппарата, но также обеспечивает сдувание капель из центра на стенку втулки для улучшения сепарации при работе устройства. Основным технико-экономическим преимуществом предлагаемого осевого завихрителя является обеспечение высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритоя сепаратора за При уменьшении соотношения диамет- *е счет интенсификации отвода жидкости ра диффузора к диаметру завихрителя к стенке сепаратора» 1398917 Фиг. 2 Редактор М. Петрова Составитель Л, Чупова Техред Л.Олийнык Корректор В. Гирняк Заказ 2618/7 Тираж 523 Подписное В И П Государственного комитета СССР НИИ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,