СЕПАРАТОР ВЛАГИ

Полезная модель относится к устройствам разделения фаз газожидкостных потоков и дренажа жидкой фазы из устройств и может быть использовано в химической, энергетической, атомной и других отраслях промышленности.
По результатам промышленных исследований течения влажного пара в трубопроводах выявлено, что влага, содержащаяся в паре, сосредоточена в виде пленки и крупных капель в пристенном, достаточно узком слое. На принципе захвата и удаления влаги из пристенного слоя устроены существующие ныне пленочные сепараторы.
Известен сепаратор влаги, содержащий включенное в паропровод поворотное колено, которое состоит из последовательно расположенных по ходу пара секторных колец, а также влагосборную камеру, сообщенную с полостью колена посредством влагозаборных щелей, образованных уголками, которые расположены в полости колена и выполнены изогнутыми по его поверхности меньшей кривизны (Модернизация системы промежуточной сепарации и перегрева пара турбоустановки К-750-65/3000 Игналинской АЭС./ Бакаев А.И., Порохин С.Н., Шубин Н.А. // Перспективные разработки по технологическим схемам, совершенствованию и реконструкции паротурбинных энергоблоков. Труды ЦКТИ. Вып.278. Санкт-Петербург.1994. С.67-70).
Недостатком известного сепаратора влаги является низкая эффективность влагоудаления, так как в нем влагозаборные щели расположены вдоль потока пара. В результате влага, попавшая во влагозаборные щели в начале колена, в конце колена срывается потоком пара и уносится в паропровод.
Известен сепаратор влаги, наиболее близкий по технической сущности к заявленному и выбранный в качестве прототипа, содержащий включенное в паропровод поворотное колено, установленное в наружном кожухе и образующее с ним влагосборную камеру, сообщенную с полостью колена посредством влагозаборных щелей, выполненных в лопатках, которые установлены в колене и снабжены влагозадерживающими порогами (US 4581048, М. кл. B01D 45/08, 08.04.1986).
Недостатком прототипа, который широко используется в настоящее время в турбоустановках, является низкая технологичность изготовления лопаток, требующая точной штамповки и трудоемкой сборки.
Цель полезной модели - повышение технологичности конструкции сепаратора.
Поставленная цель достигается тем, что в сепараторе влаги, содержащем предназначенное для включения в паропровод по ходу пара поворотное колено, установленное в наружном кожухе и образующее с ним влагосборную камеру, сообщенную с полостью колена посредством влагозаборных щелей, выполненных на вогнутых пластинах полых лопаток, установленых в колене и снабженных влагозадерживающими порогами, вогнутые пластины полых лопаток выполнены с просечками, а влагозаборные щели сформированы отгибами частей вогнутых пластин вблизи просечек с образованием влагозадерживающих порогов, лопатки снабжены ребрами жесткости, и/или лопатки снабжены ребрами жесткости, закрепленными в полостях и окаймляющими просечки и отгибы нормально ходу пара, причем каждая просечка и следующий за ней отгиб выполнены на всю ширину лопатки, или просечки и соответствующие отгибы выполнены дискретно, открытого профиля, в шашечном порядке не менее чем в два ряда и с перекрытием всей ширины лопатки.
Техническим результатом полезной модели является повышение технологичности конструкции сепаратора при одновременном повышении его эксплуатационных характеристик путем повышения жесткости лопаток с сопутствующим снижением их вибраций.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан сепаратор влаги в разрезе, на фиг.2 лопатка по п.4 формулы, на фиг.3 лопатка по п.5 формулы, на фиг.4 - результаты продувки предложенной конструкции в программе Flow Vision.
Сепаратор влаги содержит наружный кожух 1 с вмонтированным в него поворотным коленом 2. Между кожухом 1 и поворотным коленом 2 сформирована влагосборная камера 3. Кожух 1 снабжен вентиляционным 4 и сливным 5 патрубками. Колено 2 имеет полость 6, в которой смонтированы полые лопатки 7, организующие поворот потока пара, например, как это показано па фиг.1 стрелками W, на 90°. Лопатки 7 закреплены в колене 2 таким образом, что полость 6 и полости 8 лопаток образуют единое пространство (лопатки 7, например, вварены в ответные отверстия колена 2). Таким образом влагосборная камера 3 сообщается с полостью 6 колена 2. Полые лопатки 7 включают вогнутую 9 и выпуклую 10 пластины. В вогнутой пластине 9 выполнены просечки 11, а примыкающие к ним по ходу пара части отогнуты с образованием влагозадерживающих порогов 12 и раскрытием влагозаборных щелей 13. В полости 6 лопатки 7 размещены ребра жесткости 14, например, приваренные к вогнутой 9 и выпуклой 10 пластинам, окаймляя ослабленное сечение в районе просечек 11 и порогов 12. Для еще большего повышения жесткости возможно введение дополнительных 15 ребер жесткости. Для лучшего распределения влаги в полости 6 лопатки 7 в ребрах жесткости 14 и 15 целесообразно выполнять перфорацию 16. Просечки 11 и пороги 12 могут быть выполнены на всю ширину лопатки, как это показано на фиг.2, или дискретно, открытого профиля, в шашечном порядке не менее чем в два ряда и с перекрытием всей ширины лопатки, как это показано на фиг.3.
Сепаратор влаги работает следующим образом.
Влажный паровой поток, содержащий капельную и пристенно-пленочную влагу, обтекает в поворотном колене 2 лопатки 7, имеющие аэродинамический профиль. При этом центробежная сила отбрасывает влагу на вогнутую повепхность 9, с которой посредством просечек 11 и порогов 12 попадает в полость 8, из нее в водосборную камеру 3. В камере 3 происходит гравитационное разделение фаз: вода собирается в нижней, а пар - в верхней частях камеры 3. При этом пар через вентиляционный патрубок 4 кожуха 1 отводят в систему регенерации, а влага выводится из водосборной камеры 3 через сливной патрубок 5.
Проведена продувка предложенного сепаратора влаги в программе Flow Vision, результаты продувки представлены на фиг.4. Из представленных результатов видно, что поток плавно обтекает лопатки, не образуются вихри, имеется равномерное распределение потока внутри полости, т.е. вибрации лопаток находятся в допустимых пределах, не оказывающих негативного влияния на эффективность сепарации.
Вместе с тем предложенная конструкция технологически сведена к набору простейших операций: раскрой - гибка - сварка.
Таким образом можно сделать вывод о том, что заявленный технический результат полезной модели - повышение технологичности конструкции сепаратора при одновременном повышении его эксплуатационных характеристик путем повышения жесткости лопаток с сопутствующим снижением их вибраций - достигнут.