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, МПК F15D 1/02), содержащее осесимметричный канал для прокачивания основной текучей среды и устройство для регулируемого гидродинамического возбуждения потока текучей среды". Недостатками аналога являются: большое гидравлическое сопротивление устройства, способствующее возникновению и поддержанию вибраций в трубопроводе и необходимость затрат энергии на подачу возмущающей струи.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, является завихритель, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого выполнены эвольвентные канавки (патент на полезную модель №41499. опубл. 27.10.2004 года, МПК 7 F15D 1/04).
Недостатками прототипа являются: вибрация трубопровода с двухфазным потоком, захват незначительного объема пристенной жидкости для закручивания, относительно низкий эффект по снижению градиента давления между внутренним и внешним радиусами потока среды перед вхождением в поворотный участок.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - снижение вибраций трубопровода за счет повышения эффективности выравнивания скоростей потока по внутреннему сечению посредством увеличения площади взаимодействия с движущимся двухфазным потоком и объема завихряемой среды во внутреннем периметре завихрителя.
Указанная задача достигается за счет того, что в отличие от известного завихрителя, содержащего эвольвентные канавки прямоугольного сечения, на внутренней стенке предлагаемого завихрителя, со стороны входа потока текучей среды по всему внутреннему периметру выполнены направляющие пазы в виде лепестков, причем количество пазов по окружности цилиндрической части завихрителя определяется соотношением D/2, где D -
внутренний диаметр основного трубопровода; высота направляющего паза лепестка h составляет 0,3d, где d - толщина стенки основного трубопровода; при этом толщина стенки завихрителя равна d+0,3d, а протяженность направляющих пазов на участке завихрения составляет 10-15 D, в зависимости от скорости и режима течения потока в трубопроводе.
Протяженность прямолинейной зоны участка завихрителя с направляющими пазами составляет 10-15 D, что обуславливается протяженностью участка стабилизации потока текучей среды при различных режимах течения потока в трубопроводе, характеризующихся расходными характеристиками (значениями критерия Рейнольдса).
Завихритель выполняет функцию закручивания движущегося потока с целью сохранения равномерного давления на стенки трубопровода в поворотном участке за счет выравнивания скоростей потока среды по сечению трубопровода, в результате чего снижается градиент давления по внутреннему и внешнему радиусу стенки внутри трубы в повороте и, как следствие, снижается уровень вибрации.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен разрез завихрителя
Завихритель содержит корпус 1, на концах которого установлены фланцы 2. На внутренней стенке корпуса 1 выполнены направляющие пазы 3. Завихритель своими фланцами 2 крепится в трубопроводу. Направляющие пазы 3 выполняются в стенке прямолинейного участка до поворота трубы.
Завихритель работает следующим образом. При вхождении потока текучей среды в Завихритель пазы 3, выполненные в виде лепестков вдоль внутренней поверхности корпуса 1, закручивают поток текучей среды и равномерно распределяют его по внутреннему периметру поворотного участка. Скорости течения среды по сечению трубы при вхождении потока в поворот постоянно выравниваются и разность давлений на стенках большого и малого внутренних радиусов поворота стремится к нулю. Таким образом, снижается давление на наружную стенку поворотного участка, выравниваются давления на внешнем и наружном радиусах поворотного участка трубы, что приводит к устранению градиента давления на стенки и снижению вибрации трубопровода.
При внедрении полезной модели получены следующие технические результаты: увеличение площади взаимодействия и захватываемого объема среды по всему внутреннему периметру перед поворотным участком, усиление эффекта закручивания потока и снижение вибрации трубопровода вследствие отсутствия градиента давлений на стенках трубопровода; исключение загрязнения направляющих пазов отложениями из ржавчины вследствие изменения прямоугольного профиля паза на лепестковый.