СЕПАРАТОР ГАЗОВЫЙ

Полезная модель относится к устройствам для очистки газа и может использоваться в газовой, нефтяной промышленности, химической и других отраслях промышленности.
Из уровня техники известен аппарат для очистки газа от жидких и твердых примесей по патенту на изобретение RU №2236282 (опубл. 20.09.2004) содержащий вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, верхнюю крышку, соединенную с выходным патрубком, и нижнюю со сливной трубой, штатным люком-лазом для монтажа-демонтажа сепарационных элементов жалюзийного типа, между верхней и нижней крышками установлен сварной прямоугольный каркас с гнездами-нишами, 6 которых закреплены жалюзийные пакеты в прямоугольных рамах. Недостатками такого аппарата являются: большие габариты, достаточно большое гидравлическое сопротивление из-за вертикального расположения выходного патрубка, проскок крупных капель жидкости в жалюзийные сепарационные элементы и их загрязнение.
Указанные недостатки отсутствуют у другого известного сепаратора по патенту US №3961922 (опубл. 08.06.1976), который содержит вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и сливной штуцер на дне корпуса, жалюзийный пакет в прямоугольном корпусе, расположенный напротив выходного патрубка и имеющий сливную трубу. В корпусе напротив входного патрубка жестко закреплен входной дефлектор, содержащий верхнюю, нижнюю стенки, расположенные горизонтально и переднюю стенку, расположенную по диагонали к входному патрубку. Крупные капли жидкости ударяются о переднюю стенку дефлектора и распадаются на более мелкие, которые могут быть положен дефлектор относительно горизонтальной плоскости определяется расчетным путем исходя из параметров газового потока и размера сепаратора (скорость, объемный расход газа, размер дефлектора, размер корпуса и т.п.).
Расчет производится следующим образом.
O
Так как вертикальная составляющая скорости газового потока на выходе из дефлектора равная V·sinγ (см. фиг. 3) должна быть выше скорости восходящего потока V (на фиг. 3 не показано) в сепараторе, то:
V·sinγ>V<sub>O</sub>
(1)
, где
V=Q/(a·b)
(2);
V<sub>O</sub>=4Q/(π·D<sub>вн</sub><sup>2</sup>)
(3);
3
Q - объемный расход газа, м/с;
а - высота дефлектора на выходе, м;
b - ширина дефлектора на выходе, м;
π; - число пи;
вн
D - внутренний диаметр цилиндрического корпуса сепаратора, м;
γ - угол наклона дефлектора относительно горизонтальной плоскости, рад;
подставив формулы (2) и (3) в неравенство (1) получаем следующее неравенство:
вн
2
Q·sinγ/(а·b)>4Q/(π·D ), из которого следует:
γ>arcsin(4(а·b)/(π.D<sub>вн</sub><sup>2</sup>))
(4),
τ
а так как падение тангенциальной скорости потока V (см. фиг. 3), не должно превышать 3% (это также допустимая погрешность расчетов для сепараторов), иначе упадет угловая скорость потока, и снизится эффективность осаждение жидкости на стенки сепаратора то:
V<sub>τ</sub>≥0,97·V
(5)
или (см. фиг. 3):
V<sub>τ</sub>=V·cosγ
(6),
подставив формулу (6) в неравенство (5) получаем неравенство:
V·cosγ0,97·V, из которого следует:
cosγ≥0,97
или
γ≤arcos (0,97)
(7)
таким образом, используя (4) и (7), устанавливаем:
arcsin(4(a·b)/(π·D<sub>вн</sub><sup>2</sup>))<γ≤arcos (0,97)
(8)
вн
Используя неравенство (8) находим, что для сепаратора, с внутренним диаметром цилиндрического корпуса D=257 мм, высотой дефлектора на выходе a=76 мм, шириной дефлектора на выходе b=29,5 мм, угол наклона вниз от горизонтальной плоскости дефлектора находится в пределах:
0,043255 рад<γ≤0,2455 рад,
или 2,5°<γ≤14°.
При угле наклона дефлектора меньше 2,5° в таком сепараторе усиление гравитационного эффекта будет недостаточным, так как нисходящий поток будет недостаточно сильным, что бы преодолеть силу восходящего потока, а при угле более 14°, падает эффективность осаждения капель жидкости на стенки цилиндрического корпуса сепаратора из-за падения угловой скорости потока. Угол наклона дефлектора для сепараторов с другими параметрами рассчитывается аналогично.
Заявителем при изготовлении опытного образца сепаратора с указанными выше параметрами был выбран угол наклона дефлектора 8°, который соответствует среднему значению в рассчитанном для данного сепаратора диапазоне. Опытный образец успешно прошел испытания и показал свою эффективность.
Отличительными признаками предлагаемого устройства от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что входной дефлектор сепаратора газового расположен под углом вниз от горизонтальной плоскости.
Совокупность всех указанных признаков позволяет создать конструкцию сепаратора газового, которая предотвращает унос жидкости, осажденной на стенке корпуса в жалюзийный пакет и его засорение.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежом.
На фигуре 1 представлен общий вид сепаратора газового, на фигуре 2 - входной дефлектор, на фигуре 3 - рисунок, поясняющий расчет угла γ, под которым расположен дефлектор, где 1 - цилиндрический корпус, 2 - входной патрубок, 3 - выходной патрубок, 4 - сливной штуцер, 5 - жалюзийный пакет, 6 - входной дефлектор.
Заявляемое техническое решение сепаратора газового может быть осуществлено в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования и технологии. При изготовлении сепаратора газового используются стандартный металлический прокат и металлические конструкции, стандартная трубопроводная арматура.
Авторами разработан сепаратор газовый, который был успешно реализован в проекте поршневой компрессорной установки типа ПКУ предприятия-разработчика.