УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТИ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для отстоя и непрерывного автоматического вывода из жидкости (например, масла или дизтоплива) более тяжелых жидких примесей (например, воды) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.
Известно устройство для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности (авторское свидетельство СССР №1152610, М.кл. В 01 Д 17/02, 1985 г.), содержащее резервуары с регулируемыми по высоте уровневыми трубками, выведенными из нижней части резервуаров. Недостатком этого устройства является ненадежность разделения смеси жидкостей при изменении уровня в резервуарах. Уменьшение уровня вызывает скопление тяжелой жидкой фракции на дне резервуара, что снижает качество разделяемых жидкостей из-за химического разложения при их контактировании на большой поверхности раздела, соответствующей площади резервуара. Увеличение уровня в резервуаре влечет
вытеснение легкой фракции в отводной трубопровод, т.е. ее утечку из резервуара. Для устранения этих недостатков необходимо регулирование высоты уровневой трубки в процессе работы, что неудобно в эксплуатации.
Ближайшим техническим решением к предлагаемой полезной модели является устройство для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности (патент РФ №2124380, М.кл. В 01 Д 17/02, 10.01.99 Бюл. №1), включающее резервуар и сливной трубопровод, содержащий вертикально направленную вниз и вертикально направленную вверх ветви, соединенные в нижней части U-образным участком, причем нисходящая ветвь через кран-отсекатель подсоединена к нижней точке резервуара, а восходящая ветвь снабжена переливным участком, сообщенным в своей верхней точке с атмосферой.
В процессе работы устройства, взятого в качестве прототипа, тяжелая жидкая фракция, например вода, осаждается в нижней части резервуара и проходит далее - через кран-отсекатель, нисходящую ветвь, U-образный участок, восходящую ветвь, и далее в переливной участок, из выходного конца которого сливается в водосборник, не относящийся к изобретению. При этом в нисходящей ветви перед ее соединением с U-образным участком образуется поверхность раздела легкой и тяжелой жидких фракций, выше которой нисходящая ветвь заполнена легкой жидкой фракцией (маслом) и ниже которой все
магистрали: U-образный участок, восходящая ветвь, переливной участок заполнены тяжелой жидкой фракцией (водой). При этом необходимо соблюдение условия, чтобы поверхность раздела между легкой и тяжелой жидкими фракциями находились в пределах нисходящей ветви, т.е. чтобы тяжелая жидкость не могла поступить в резервуар, а легкая жидкость не могла через U-образный участок прорваться в восходящую ветвь и переливной участок. Это условие определяется уравнением:
, где
у - длина нисходящей ветви до поверхности раздела,
х - расстояние от верхнего края резервуара до уровня жидкости в переливном участке,
h - расстояние от нижней точки резервуара до уровня жидкости в переливном участке,
1
ρ - плотность тяжелой жидкой фракции,
2
ρ - плотность легкой жидкой фракции.
Недостатком устройства, взятого в качестве прототипа, является то, что при относительно больших объемах тяжелой жидкости, поступающей в бак с легкой жидкостью, поток тяжелой жидкости, проходя с большой скоростью через нисходящую ветвь может захватывать часть легкой жидкости, которая, не успев выделиться в
нисходящей ветви, проникает через поверхность раздела в U-образный участок и далее в восходящую ветвь, переливной участок, из которого поступает в водосборник. Это снижает эффективность работы устройства, так как вызывает утечку масла из резервуара и, кроме того, неприемлемо по экологическим причинам.
Задача полезной модели - исключение вышеуказанных недостатков.
Технический результат, заключающийся в исключении потерь масла из резервуара и его унос в водосборник, достигается тем, что в устройстве для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности, включающем резервуар, сливной трубопровод, состоящий из нисходящей ветви, имеющей вход в резервуар через кран-отсекатель и вертикальной восходящей ветви, которые соединены U-образным участком, а линейный размер нисходящей ветви определяется по формуле, учитывающей высоту резервуара над уровнем слива тяжелой фракции, длину вертикальной восходящей ветви от дна резервуара, плотностей тяжелой и легкой фракций, нисходящая ветвь выполнена в виде трубы-расширителя, расположенной под углом 60°-75° к горизонтальной плоскости, а высота нисходящей ветви, определяется по формуле:
, где
у - высота нисходящей ветви,
х - высота резервуара над уровнем слива тяжелой фракции,
h - длина вертикальной восходящей ветви от дна резервуара,
1
ρ - плотность тяжелой жидкой фракции,
2
ρ - плотность легкой жидкой фракции.
На чертеже схематично представлено устройство для непрерывного разделения двух жидкостей различной плотности.
Устройство содержит резервуар 1 для двух жидкостей различной плотности, днище которого через кран-отсекатель 2 соединено со сливным трубопроводом, включающим нисходящую ветвь, представляющую собой трубу-расширитель 3 в виде участка трубы увеличенного диаметра, расположенного под некоторым углом 60°-75° к горизонтальной плоскости, U-образный участок 4, сообщающий трубу-расширитель 3 с восходящей ветвью 5 сливного трубопровода, которая в свою очередь сообщена с переливным участком 6 сливного трубопровода, выходной конец 7 которого направлен в водосборник, не входящий в устройство. В верхней части переливного участка имеется отверстие 8, сообщающее его с атмосферой.
Высота нисходящей ветви (трубы-расширителя 3) определяется по формуле:
, где
у - высота нисходящей ветви,
х - высота резервуара над уровнем слива тяжелой фракции,
h - длина вертикальной восходящей ветви от дна резервуара,
1
ρ - плотность тяжелой жидкой фракции,
2
ρ - плотность легкой жидкой фракции.
Устройство работает следующим образом:
В наиболее характерном случае применения из резервуара 1 постоянно откачивается масло для нагнетания его в зону смазки, например, подшипников турбин, после чего оно с примесью воды сливается обратно в резервуар. Внесенная в резервуар вода не должна скапливаться и долго находится, так как это приводит к порче масла и поэтому воду необходимо постоянно выводить из резервуара.
В предлагаемом устройстве вода, выпадающая в осадок на дно резервуара 1, поступает через открытый кран-отсекатель 2 в трубу-расширитель 3, где скорость прохождения воды снижается пропорционально превышению сечения трубы-расширителя 3 по отношению к сечению других участков сливного трубопровода. В связи с этим частицы масла (см. условное изображение на рис.1),
увлеченные большим потоком воды в трубу-расширитель 3, выделяются из нее до того, как вода минует поверхность раздела и через U-образный участок 4, и восходящую ветвь 5 и переливной участок 6 сольется в отстойник. Поскольку труба-расширитель 3 расположена под углом к горизонтальной поверхности, частицы масла, поднимаясь вверх, достигают верхней стенки трубы-расширителя 3 и практически полностью выходят из-под воздействия водяного потока и не могут быть унесены им на выход водоотводной системы. Накапливаясь у верхней стенки трубы-расширителя 3, они, как более легкая среда, вытесняются из водной среды трубы-расширителя 3 обратно в резервуар 1.
Совокупность условий: быстрое выделение внесенных в трубу-расширитель частиц масла и недопущение их уноса потоком воды через поверхность раздела, U-образный участок и восходящую ветвь наиболее надежно выполняется при расположении трубы расширителя под углом 60°-75° к горизонтали.