ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПРЯМОТОЧНО ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СЕПАРАТОРОВ

Аннотация: Проведено исследование взаимодействия закрученного газового потока с пленкой жидкости при различных режимах работы прямоточного центробежного сепаратора. Отражены пути совершенствования прямоточного центробежного сепаратора с целью повышения его производительности и сведения к минимуму величины вторичного уноса.

Ключевые слова: сепаратор, сепарация, газовый поток, вторичный унос жидкости, центробежный элемент.

Для прямоточных центробежных сепараторов (ЦПС) характерна устойчивая высокая эффективность сепарации в широком диапазоне изменения нагрузок по жидкости и газу.

Взаимодействие газового потока с пленкой приводит к срыву жидкости с ее поверхности. Осаждающиеся на пленку капли способны выбивать жидкость из пленки. Сорванная и разбрызганная жидкость может вновь осаждаться на пленку или уноситься из аппарата. Это накладывает свои особенности на определение эффективности сепарации.

Явление срыва отрицательно сказывается на эффективности работы сепараторов, приводя к вторичному уносу жидкости . Это суживает диапазон рабочих условий по скорости, ограничивает производительность. Однако даже при скоростях газа выше критических возможны такие условия работы, когда сорванная жидкость необязательно уносится из аппарата. Она может осесть на пленку или будет уловлена кольцевой щелью отводящего устройства. Это приведет к некоторому увеличению гидравлического сопротивления сепаратора, но не ухудшит эффективность его работы, повысив пропускную способность.

В рамках данной работы проведено исследование взаимодействия закрученного газового потока с пленкой жидкости при различных режимах работы ЦПС; выявлен механизм вторичного уноса и факторы, влияющие на него; определены пути совершенствования ЦПС с целью повышения его производительности и расширения диапазона эффективной работы каплеотбойников, сведения к минимуму величины вторичного уноса.

Представлены оптимальные габаритные и конструктивные особенности центробежного сепарационного элемента (ЦЭ) - центробежного элемента нового поколения.

Исследования взаимодействия закрученного газового потока с пленкой жидкости проводились на промышленном образце «элемента центробежного сепарационного», патент № 2140317 . Исследования выполнены на гидродинамическом стенде, на модельной смеси воздух - растительное масло.

Планируемые исследования выполнялись с целью выявления особенностей механизма движения пленки жидкости, уловленной в проточной части ЦЭ, при котором возникают эффекты, способствующие вторичному уносу . Поставленная задача решалась с помощью лазерного сканера путем визуального наблюдения за движущимся потоком (движение пленки жидкости после разделения на всех участках конструкции ЦЭ) при варьировании величин расхода воздуха на ЦЭ от 100 до 500 м3/ч.

Визуализация процесса сепарации в проточной части ЦЭ показала, что вторичный унос жидкости происходит по следующим основным причинам:  отскок капель от восходящей пленочной жидкости в проточной части в центральную зону ЦЭ (зону пониженного давления) на внешнюю поверхность вытеснителя;  переток части жидкости, захваченной потоком рециркуляции, с внутренней поверхности вытеснителя на наружную с образованием восходящего движения одиночных капель, постепенно переходящим в образование пленки и вращающихся жидкостных колец;  при переходе пленки жидкости через верхнюю кромку обечайки происходит ее дробление и срыв на каплесъемник, где она под действием силы тяжести стекает вниз по обечайке, однако мелкие капли могут быть захвачены газом, идущим через зазор между каплесъемником и обечайкой, и, подхваченные основным потоком газа, выноситься за пределы каплеотбойника.