СЕПАРАТОР
SEPARATOR

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве сепарационного устройства при достижении необходимого технологического процесса разделения газожидкостного потока на компоненты.
Известен центробежный сепаратор, содержащий корпус, установленную внутри него цилиндрическую вихревую камеру с осевыми патрубками ввода и вывода газа, образующую с корпусом сборник отделенной жидкости, установленный на входе в камеру завихритель в виде полого, сообщенного со сборником жидкости каплевидного обтекателя с отверстиями для отсоса жидкости на его поверхности, с укрепленными на его большем диаметре наклонными лопатками и перфорированным осевым сквозным каналом, в котором установлен сепарационный элемент, и средство для создания разрежения в полости обтекателя и сборнике отделенной жидкости в виде сквозных эжекционных отверстий, причем лопатки обтекателя выполнены полыми, сообщены по торцам с полостью обтекателя и сборником отделенной жидкости, а сквозные эжекционные отверстия и средства для создания разрежения размещены в хвостовой части лопаток, причем отверстия обтекателя и осевого канала покрыты пористым материалом с фитильными свойствами. [1].
Недостатком указанного технического решения является то, что предлагаемая конструкция обтекателя и схема движения газожидкостного потока не будут согласовываться между собой, так как первый по своей форме будет обладать очень большим гидродинамическим сопротивлением, а поток двигаться по пути наименьшего сопротивления. Пористый материал, помещаемый на отверстиях стока отсепарированной жидкости, при технологическом процессе сыграет роль пробок, а при повышении коэффициента кинематической вязкости жидкости либо каких-то твердых частиц в последнем ресурс функционирования всего устройства будет кратковременным.
Известно устройство для очистки газа, содержащее емкость с патрубками вывода газа и жидкости, патрубком ввода газожидкостной смеси, коллектором и разгонными устройствами, причем разгонные устройства выполнены в виде сопл Вентури, площадь поперечного сечения горловины каждого последующего сопла уменьшена относительно предыдущего, а между внешней поверхностью сопел и корпусом коллектора выполнены камеры, имеющие отверстия в горловинах сопел. [2].
Недостатком этого технического решения является то, что при уменьшении проходного сечения горловин сопел увеличивается сопротивление потоку и, как следствие, последний, двигаясь по пути наименьшего сопротивления, будет создавать брызги в придонной части корпуса сепаратора, способствующему вторичному уносу капельной жидкости.
Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение надежности стока отсепарированной жидкости и исключение вторичного уноса мелкодисперсных капель движущимся газожидкостным потоком при превышении величины критической скорости, имеющем место из-за работы сепаратора в режиме переменных нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что сопла выполнены с одинаковой площадью поперечного сечения горловины, содержащего отверстия, расположенные в верхней части горловины относительно горизонтальной плоскости, причем камеры сопел сообщены с объемом сепаратора с помощью отверстий, расположенных на верхней и нижней образующих коллектора перед плавным касанием диффузора сопла и коллектора, а нижняя образующая коллектора имеет отверстия перед началом конфузора каждого сопла за исключением первого, причем площадь проходного сечения каждого последующего отверстия увеличена.
Информационный поиск научно-технических достижений по этой теме, тематический анализ изобретений патентного фонда ВПТБ по решению данной проблемы не выявил совокупности отличительных признаков, сходных и присущих с признаками предлагаемого изобретения, которое может быть использовано в качестве сепарационного устройства при достижении необходимого технологического процесса разделения газожидкостного потока на компоненты. В соответствии с действующим законодательством России предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям “новизна”, “уровень техники”, “промышленная применимость”.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез сепаратора.
Сепаратор содержит корпус 0 с патрубками входа 1 газожидкостного потока, выхода 2 отсепарированной жидкости, выхода 3 осушенного газа, внутри которого расположен коллектор 4 с соплами 5, причем конструкция сопла 5 состоит по ходу газожидкостного потока из конфузора 6, горловины 7, диффузора 8. Горловины 7 сопел 5 выполнены с одинаковой площадью поперечного сечения и на верхней образующей имеют отверстия 9. Коллектор 4 совместно с соплами 5, имеющими одинаковое расстояние друг от друга по длине коллектора 4, образует камеры 10, в нижней и верхней частях которых эквидистантно выполнены отверстия 11 и 12. На расстоянии между соплами 5, на нижней образующей коллектора 4, где каждый диффузор 8 сопла 5, проходное сечение которого плавно переходит до проходного сечения коллектора 4, выполнены отверстия 13, 14, 15, 16, причем площадь проходного сечения каждого последующего из отверстий 13, 14, 15, 16 увеличена.
Сепаратор работает следующим образом.
Газожидкостный поток поступает в сепаратор через входной патрубок 1 и движется вдоль коллектора 4 через систему сопел 5, причем в горловине 7 каждого сопла 5 происходит выдавливание газовой составляющей в камеру 10, сообщенной с объемом сепаратора по сепарату жидкости с помощью отверстия 11, а по газу с помощью отверстия 12. После диффузора 8 часть жидкости поступит в отверстие 13. При дальнейшем движении газожидкостного потока процесс выдавливания газовой составляющей в последующих соплах 5 будет снижаться. В зависимости от задач сепаратора необходимо проводить соответствующие математические расчеты. Отсепарированная жидкость из сепаратора удаляется через патрубок 2 выхода.
Применение конструкции сепаратора предлагаемого вида позволяет эффективно осуществлять форсированный сток отсепарированной жидкости за счет соответствующих проходных сечений сопел и коллектора, причем даже при превышении критической величины скорости газожидкостного потока процесс сепарации будет осуществляться с предотвращением срыва жидкой пленки и, как следствие, исключаться повторное увлажнение потока отсепарированной жидкостью.
Ссылка
1. Тройнин В.Е. Центробежный сепаратор. RU. Патент №2042434. В01D 45/12. Приоритет - 28.07.92. Опубликован 27.08.1995 - аналог.
2. Запорожец Е.П. и др. Устройство для очистки газа. RU. Патент №2096069. В01D 45/04. Приоритет - 30.07.96. Опубл. бюллетень изобретений №32 за 20.11.1997 - прототип.