ЗАВИХРИТЕЛЬ

Полезная модель относится к энергетике, в частности, к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях и может быть использована в трубопроводах с двухфазными потоками.
Из уровня техники известен аналог - устройство для воздействия на поток текучей среды (заявка на изобретение №1785115, опубликованная 10.05.96 года по МПК F 15 D 1/02), содержащее осесимметричный канал для прокачивания основной текучей среды. С существенными признаками заявляемой полезной модели совпадает следующая совокупность признаков аналога: "содержащее осесимметричный канал для прокачивания основной текучей среды и устройство для регулируемого гидродинамического возбуждения потока текучей среды". Недостатками аналога являются: большое гидравлическое сопротивление устройства и необходимость затрат энергии на подачу возмущающей струи.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, прототипом полезной модели является завихритель, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого выполнены эвольвентные канавки МПК 7 F 15 D 1/ 04, заявка №2004107612, патент №41499). Недостатками прототипа являются: утонение стенки цилиндрического корпуса, ведущее к снижению его прочности, малый коэффициент трения при взаимодействии теплоносителя и направляющих канавок, что при больших скоростях потока ведет к снижению эффекта закручивания, вплоть до его исчезновения.
Указанная задача решается тем, что в известном завихрителе, содержащем корпус, выполненный в виде изогнутого трубопровода на концах которого установлены фланцы, а на внутренней поверхности корпуса выполнены эвольвентные направляющие, имеющие со стороны входа потока протяженность 5-8 D, где D - диаметр трубы, отличающийся тем, что в качестве направляющих выполнены крученые ленточные полосы высотой 0,10-0,15D, причем угол закрутки лент составляет от 120° до 180°. На чертеже (фиг.1) представлена схема конструкции завихрителя, где
1 - корпус трубопровода;
2 - фланцы, приваренные к концам корпуса;
3 - направляющие металлические ленты.
В приложении представлены фотографии завихрителя:
Фиг 2 - фото входного фланца завихрителя; Фиг.3 - корпус завихрителя.
Завихритель работает следующим образом, При вхождении потока текучей среды в корпус завихрителя направляющие ленты, выполненные с
закруткой, завихряют поток текучей среды перед поворотным участком и разворачивают его по внутреннему периметру. Скорости течения среды по сечению трубы при вхождении потока в поворот после завихрителя все время выравниваются и разность давлений на стенках большого и малого радиусов поворота стремится к нулю. Таким образом, снижается давление на наружную стенку внутреннего поворотного участка, выравниваются давления на внешнем и наружном радиусах поворотного участка внутри трубы, что приводит к снижению вибрации трубопровода.
Завихритель с углом закрутки лент на 180° предназначен для режима течения двухфазного потока в диапазоне чисел Рейнольдса 1000<Re<2000, a завихритель с углом закрутки лент на 120° - 2000<Re<4000. Завихритель своими фланцами крепится к трубопроводу. Длина прямолинейной зоны завихрителя с лентами перед поворотным участком составляет 5-8 D, что обуславливается протяженностью участка стабилизации потока текучей среды, которая составляет 30-50 калибров (D) после воздействия со стороны завихряющей части, в зависимости от режима течения потока в трубопроводе, характеризующегося расходными характеристиками (значениями чисел Рейнольдса) и газосодержанием.
При внедрении полезной модели получены следующие технические результаты: повышение эффективности закручивания перед вхождением потока в поворотный участок и, как следствие, - снижение амплитуды вибрации и виброускорения труб на 25-30%, что увеличивает ресурс трубопровода на данном участке.
2
Результаты влияния закручивающих лент на снижение вибраций трубопровода в поворотном участке приведены в таблице 1. Определяющим показателем для выбора типа завихрителя из числа исследуемых образцов с различным количеством завихряющих лент являлось относительное снижение вибраций трубопровода (виброскорости, мм/с). Из табл.1 следует, что наибольшим эффектом снижения вибрации отвечают конструкции завихрителей с заявленными характеристиками закручивающих лент.
Таблица 1ЗАВИХРИТЕЛЬТаблица результатов влияния вставок - завихрителей на снижение вибраций трубопровода в поворотном участке
G. м<sup>3</sup>/ч
φ
Угол закрутки завихряющих лент в.полости вставки
0(гладкая труба)
120°
180°
270°
5
0,75
Виброускорение трубопровода (мм/с<sup>2</sup>) Относительное снижение виброускорения (%%)
1,06
0,79
Снижение в среднем на 25%
0,66
Снижение в среднем на 35%
0,69
Снижение в среднем на 30%
0,5
1,18
0,85
0,71
0,72
0
3,39
2,37
1,62
1,65
10
0,75
4,31
2,32
Снижение в среднем на 0,35%
1,82
Снижение в среднем на 0,42%
1,88
Снижение в среднем на 37%
0,5
4,48
2,51
1,88
1,92
0
7,06
4,21
3,02
3,1
15
0,75
5,97
4,26
Снижение в среднем на 0,30%
2,93
Снижение в среднем на 0,50%
3,05
Снижение в среднем на 43%
0,5
6,33
4,63
3,05
3,1
0
11,07
6,19
4,86
4,95