Сепаратор

Реферат: Сепаратор містить вертикальний циліндричний корпус з патрубками підведення і відведення. Всередині корпусу поміж суцільними листами розміщено пакет сепараційних елементів у вигляді вертикального пучка з шаховим розміщенням трубчастих сепараційних профілів. Поперечний крок профілів в пакеті менше двох діаметрів їх труб. Труби сепараційних профілів послідовно з'єднані парними пластинами, поміж якими встановлені гідрофільні капілярнопористі елементи, ширина яких дорівнює діаметру труб, а висота - висоті пакета. UA 93474 U (54) СЕПАРАТОР UA 93474 U UA 93474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для інерційного відокремлення крапель рідини від газу, а також його підігріву або осушення шляхом охолодження при тисках, що відрізняються від атмосферного, і може бути використана в промисловій і транспортній енергетиці, нафтовій, газовій та інших галузях промисловості. Відомий водовідокремлювач, який містить вертикальний циліндричний корпус з патрубками підведення і відведення, всередині якого розміщено пакет сепараційних елементів у вигляді вертикального пучка з шаховим розміщенням трубчастих сепараційних профілів, поперечний крок яких в пакеті менше двох діаметрів їх груб, а труби профілів послідовно з'єднані пластинами шириною 0,9…1,0 діаметра труби [див. авторське свідоцтво СРСР № 488053, М.Кл. F28F 1/00, Бюл. № 38, 1975]. Використання сепараційних профілів у вигляді труб, послідовно з'єднаних пластинами, обмежено відносно невисокими значеннями динамічного тиску газового потоку та зниженням коефіцієнту уловлювання крапельної вологи при короткочасній роботі на великих водностях потоку газу, які можуть мати місце при накопиченні великої маси рідини в трубопроводах. Крім цього металоємність конструкції збільшується. Прототипом корисної моделі, що заявляється, є сепаратор за патентом України на корисну модель № 26515, МПК B01D 45/04, F28F 1/00, Бюл. № 15, 2007. Він містить вертикальний циліндричний корпус з патрубками підведення і відведення, всередині якого поміж суцільними листами розміщено пакет сепараційних елементів. Він виконаний у вигляді вертикального пучка з шаховим розміщенням трубчастих сепараційних профілів, поперечний крок яких в пакеті менше двох діаметрів їх труб. Профілі складаються з труб послідовно з'єднаних плоскоовальними трубами, ширина яких дорівнює діаметру труб. Плоскоовальні труби на плоских частинах поверхні мають суцільні поздовжні виступи. В трубах протікає холодильний агент. Діаметри патрубків сепаратора складають 0,2…0,4 діаметра корпусу при зміщенні вниз осі патрубка підведення відносно осі патрубка відведення на 0,10…0,25 діаметра корпусу. Конструкція сепараційних профілів у вигляді труб, послідовно з'єднаних плоскоовальними трубами, технологічно складна. Наявність суцільних поздовжніх виступів на плоских частинах поверхні плоскоовальних труб приводить до збільшення аеродинамічного опору сепаратора. Сприяє цьому також наявність плівки рідини на поверхнях профілів. Крім цього при нагріванні або охолодженні стисненого повітря додатковий термічний опір плівки рідини викликає зниження ефективності процесів тепломасообміну. Вказане збільшує аеродинамічний опір та масогабаригні показники сепаратора, а також викликає зниження енергетичної ефективності системи, до якої входить сепаратор. Задачею корисної моделі є спрощення конструкції і технології виготовлення сепараційних профілів, зниження аеродинамічного опору та масогабаритних показників сепаратора, а також підвищення ефективності процесів тепломасообміну при нагріванні або охолодженні газу в ньому. Поставлена задача вирішується тим, що сепаратор, який містить вертикальний циліндричний корпус з патрубками підведення і відведення, всередині якого поміж суцільними листами розміщено пакет сепараційних елементів у вигляді вертикального пучка з шаховим розміщенням трубчастих сепараційних профілів, поперечний крок яких в пакеті менше двох діаметрів їх труб, а діаметри патрубків складають 0,2…0,4 діаметра корпусу при зміщенні вниз осі патрубка підведення на 0,10…0,25 діаметра корпусу, має сепараційні профілі, труби яких послідовно з'єднані парними пластинами, поміж якими встановлені гідрофільні капілярнопористі елементи, ширина яких дорівнює діаметру труб, а висота - висоті пакета. Доцільно, щоб кількість з'єднань труб профілів по їх висоті парними пластинами було не менше трьох, а одна пластина була знімна. Доцільно також, щоб гідрофільні капілярно-пористі елементи були теплопровідними і контактували з поверхнями труб та парних пластин. Виконання сепараційних профілів з труб послідовно з'єднаних парними пластинами, поміж якими встановлені гідрофільні капілярно-пористі елементи, ширина яких дорівнює діаметру труб, а висота - висоті пакета, спрощує конструкцію та технологію їх виготовлення, сприяє зниженню аеродинамічного опору та масогабаритних показників сепаратора, а також підвищенню ефективності процесів тепломасообміну при нагріванні або охолодженні газу. Рідина з поверхні профілів під дією сил капілярного вбирання надходить в капілярні канали гідрофільних капілярно-пористих елементів і по ним під дією сил тяжіння відводиться у піддон сепаратора. Це практично повністю відвертає можливість вторинного обводнення газового потоку при його доцільних швидкостях та сприяє зниженню повного термічного опору теплопередачі. З'єднання труб профілів по їх висоті парними пластинами, не менше як у трьох місцях, 1 UA 93474 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 забезпечує жорсткість конструкції. Виконання одної з парних пластин знімною спрощує технологію монтажу капілярно-пористих елементів при виготовлені профілів. Наявність гідрофільних капілярно-пористих теплопровідних елементів, що контактують з поверхнями труб профілів та парних пластин, сприяє збільшенню поверхні теплообміну в одиниці об'єму та інших теплотехнічних показників сепаратора при використанні його як теплообмінника. На фіг. 1 показано поздовжній переріз сепаратора, на фіг. 2 - переріз по Α-А, на фіг. 3 сепараційний профіль. Сепаратор (фіг. 1) містить вертикальний циліндричний корпус 1 з патрубками підведення 2 і відведення 3. Діаметри патрубків 2 і 3 складають 0,2…0,4 діаметра корпусу 1 при зміщенні вниз осі патрубка підведення 2 відносно осі патрубка відведення 3 на 0,10…0,25 діаметра корпусу 1. Всередині корпусу 1 поміж суцільними листами 4 розміщено пакет 5 сепараційних елементів. Висота листів 4 дорівнює висоті пакета 5. Листи 4 та пакет 5 кріпляться до трубних дощок 6 і 7. Верхня трубна дошка 6 розміщена поміж фланцевим з'єднанням корпусу 1 та кришки 8, яка має патрубки підведення 9 та відведення 10 холодильного агенту або теплоносія. Поміж верхньою трубною дошкою 6 та кришкою 8 утворені вхідна та вихідна камери, які розділяються вертикальною пластиною 11. До нижньої трубної дошки 7 кріпиться кришка 12 камери повороту потоку холодильного агенту або теплоносія. В нижній частині сепаратора для відведення рідини з піддону 13 мається патрубок 14. Сепаратор має лапи 15 для кріплення його до фундаменту. Пакет сепараційних елементів 5 виконано у вигляді тісного вертикального пучка з шаховим розміщенням трубчастих сепараційних профілів 16 (фіг. 2), поперечний крок S1 яких в пакеті менше двох діаметрів труби d (фіг. 3). Сепараційні профілі (фіг. 3) складаються з труб 17, послідовно з'єднаних парними пластинами 18 і 19, поміж якими встановлені гідрофільні капілярно-пористі елементи 20, ширина яких дорівнює діаметру труб, а висота висоті пакету. Кількість з'єднань труб 17 профілів по їх висоті парними пластинами 17 і 18 складає не менше трьох, а одна з них знімна. Гідрофільні капілярно-пористі елементи 20 теплопровідні і контактують з поверхнею труб та парних пластин. Елементи можуть бути виготовлені, наприклад, з дроту, у вигляді дротяної набивки. Сепаратор працює наступним чином. Двофазний потік надходить в сепаратор через патрубок 2 і направляється в канали, які утворені поміж вертикально розташованими трубчастими сепараційними профілями 16. Краплі рідини під дією сил інерції осаджуються на лобовій поверхні труб 17 сепараційних профілів. З цих крапель утворюється плівка рідини. Газовим потоком вона залучається до руху. В місцях контакту циліндричної поверхні труб 17 з гідрофільними капілярно-пористими елементами 20 утворюються вихрові зони з зворотною течією газового потоку. Це сприяє відгальмовуванню плівки рідини. Рідина під дією сил капілярного вбирання надходить в капілярні канали елементів 20 і по ним під дією сили тяжіння відводиться у піддон 13, а з нього виводиться через патрубок 14. При охолодженні або нагріванні газового потоку холодильний агент або теплоносій подаються в труби 17 сепараційних профілів 16 через патрубок 9 вхідної камери та відводяться через патрубок 10 вихідної камери. Охолодження газу забезпечує його осушення за рахунок конденсації водяних парів, які в ньому утримуються, на поверхнях труб профілів. Підігрів газу сприяє підвищенню його енергоємності та зниженню його витрат в пневмо-приймачах. Сепаратор, що пропонується, при спрощенійконструкції і технології виготовлення сепараційних профілів, в порівнянні з сепаратором-прототипом забезпечує зниження його аеродинамічного опору та масогабаритних показників при однакових динамічних тисках газу у патрубку підведення, а також підвищення ефективності процесів тепломасообміну при охолодженні або нагріванні газу. В цілому підвищується енергоефективність системи, до якої входить сепаратор. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 1. Сепаратор, який містить вертикальний циліндричний корпус з патрубками підведення і відведення, всередині якого поміж суцільними листами розміщено пакет сепараційних елементів у вигляді вертикального пучка з шаховим розміщенням трубчастих сепараційних профілів, поперечний крок яких в пакеті менше двох діаметрів їх труб, а діаметри патрубків складають 0,2…0,4 діаметра корпусу при зміщенні вниз осі патрубка підведення відносно осі патрубка відведення на 0,10….0,25 діаметра корпусу, який відрізняється тим, що труби сепараційних профілів послідовно з'єднані парними пластинами, поміж якими встановлені 2 UA 93474 U 5 гідрофільні капілярно-пористі елементи, ширина яких дорівнює діаметру труб, а висота - висоті пакета. 2. Сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що кількість з'єднань труб профілів по їх висоті парними пластинами складає не менше трьох, а одна з парних пластин знімна. 3. Сепаратор за пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що гідрофільні капілярно-пористі елементи теплопровідні і контактують з поверхнями труб профілів та парних пластин. 3 UA 93474 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4