Устройство для гашения энергии и сепарации двухфазного потока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3841306/31-26 (22) 07.01.85 (46) 07.09.86. Бюл. и 33 (71) Институт гидромеханики АН УССР (72) В.В.Остистый (53) 621,928.37(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н- 887876, кл. Р 16 1. 55/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР и 37 1975, кл. В 04 С 5/ 13, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 101871 6, кл. В 04 С 5/00, 1982. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ

ЭНЕРГИИ И СЕПАРАЦИИ ДВУХФАЗНОГО 90ТОКА, включающее корпус с тангенциальным входным патрубком, камерами для сбора тяжелой и легкой фаз, между которыми установлена спиральная концентричная перегородка с верхней и нижней крьппками, оканчивающаяся трубчатым элементом с продольной щелью, заходящим в камеру для сбора тяжелой фазы, верхняя крьппка выполнена с рядом отверстий, расположенных вдоль внутренней стенки спираль„„SU„„3255214 А 1 (50 4 В 04 С 1/00 F 16 L 55/02 ной перегородки, а нижняя крьппка с рядом отверстий,. расположенных у наружной стенки спиральной перегородки, причем размер отверстий увеличивается в направлении движения потока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффек" тивности процессов гашения энергии и сепарации двухфазного потока, часть поверхности трубчатого элемента, заходящая в полость камеры для сбора тяжелой фазы, выполнена перфорированной и на его конце установлена перфорированная коническая насадка.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что отверстия в крышках расположены не менее, чем за 1/4 витка от входа в спиральный канал, причем диаметр отверстий, расположенных в верхней крьппке, не превьппает 1/3 ширины спирального канала, а в нижней крышке не превышает диаметра отверстий перфорации трубчатого элемента.

1255214

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для проведе, ния процессов гашения энергии и сепарации двухфазных газожидкостных потоков под действием центробежных 5 сил инерции и может быть испс>льзовано в различных высокоскоростных гидродинамических установках„ например, для гашения энергии и сепарации газонефтяных и газоводяных потоков °

Цель изобретения — повышение эффективности процессов гашения энер:гии и сепарации двухфазного потока.

На фиг. 1 представлено устройство

15 для гашения и сепарации двухфазного потока, общий вид; на фиг.2 — то же, вид сверху (без камеры для сбора лег— кой фазы) .

Устройство содержит тангенциальныи входнои патрубок 1, расширяющийся

20 в направлении движения потока и являющийся частью канала, образованного спиральной концентрической перегородкой 2 с нижней 3 и верхней 4 крышками.

Нижняя крышка 3 выполнена с рядом отверстий 5, расположенных вдоль внутренней стенки спиральной перегородки 2, а верхняя крышка 4 — с рядом отверстий 6, расположенных у наружной стенки перегородки 2, причем отвер30 стия в крышках расположены на расстоянии не менее, чем за i/4 нитка от входа в спиральный канал и размер отверстий увеличивается в направлении движения потока, В верхней ча= òè уст-35 ройства расположена камера 7 для сбора легкой фазы (газа)„ а в нижней части — камера 8 для сбора тяжелой фазы (жидкости). Спиральный канал, образованный перегородкой 2, оканчивается трубчатым элементом 9 с продольной щелью 10, часть поверхности которого, заходящая в полость камеры

8, выполнена перфорированной отверстиями 1 1. На конце элемента 9 установлена перфорированная коническая насадка 12 с отверстиями 13, причем диаметр отверстий 5, расположенных в крышке 3, не превьш ает диаметра отверстий 11 в трубчатом элементе 9, 50 а диаметр отверстий 6 в крышке 4 не превышает 1/3 ширины спирального канала, образованного перегородкой 2.

Устройство работает следующим образом. 55

При входе скоростного двухфазного потока в тангенциальный патрубок 1, который расширяется в направлении: движения потока, происходит отрыв потока от внутренней стенки спиральной концентрической перегородки 2. В дальнейшем поток распределяется сло— ем определенной толщины по поверхности перегородки 2, где под действием центробежных сил происходит . его интенсивная сепарация и гашение энергии за счет сил трения и потерь напора на гговорот потока.

Дойдя до отверстий 5, слой потока, приближенный к наружной стенке спи— рального канала, образованной перегородкой 2, уже отсепарирован и заторможен, особенно в зоне соприкосновения с нижней 3 и верхней 4 крышками, поэтому отвод жидкой фазы потока через отверстия 5 будет в основном происходить за счет гидродинамического давления, вызванного центробежными силами, причем отверстия 5 в этом случае играют также роль местного гидравлического сопротивления, сильно тормозя отобранную таким образом жидкую фазу потока, которая поступает в камеру 8 для сбора тяжелой фазы.

При дальнейшем движении газожидкостного потока rro спиральному каналу происходит его торможение за счет увеличения кривизны канала и возрастает эффективность сепарации, так как уменьшается радиус поворота потока и его скорость. Газовая фаза при этом интенсивно выделяется из наружных слоев потока, а отсепарированная жидкая фаза все больше утолщается в нижней части и все большая ее часть проходит через отверстия 5 в нижней крышке 3, поскольку диаметры этих отверстий увеличиваются по мере увеличения кривизны.

Остаток потока, пройдя через продольную щель 10, попадает в трубчатый элемент 9, имея все еще довольно большую скорость, поэтому жидкая фаза распределяется по его поверхности, опускается к нижней части элемента 9, выполненной с отверстиями

11, при прохождении через которые окончательно теряется энергия этой части жидкой фазы. Коническая-насадка 12, устанавливаемая на конце элемента 9 и выполненная с отверстиями

13, не позволяет потоку срываться с торца трубчатого элемента 9, что способствует повышению эффективности

125521 процессов сепарации и гашения энергии потока.

Газовая фаза по мере увеличения концентрации в канале отводится через отверстия 6, выполненные в верхней крьппке 4, диаметры которых также увеличиваются в направлении движения потока. Постепенное увеличение диаметра этих отверстий до 1/3 ширины канала обеспечивает постепенный от- 10 вод газовой фазы в камеру 7 для сбора легкой фазы и предотвращает вспенивание потока в подводящем и последующих участках.

Путем анализа экспериментальных, 15 данных, полученных методом кинофика ции процесса гашения энергии двух4 4 фазного потока в гасителе аналогичной конструкции, установлено, что расположение отверстий 5 и 6 для отвода фаз менее, чем за 1/4 витка от входа в канал резко снижает эффективность сепарации, так как попадает в зону неоконченного разделения.

За счет постоянного отбора отсепарированной части потока через отверстия в крьппке и трубчатом элементе достигается снижение кинетической энергии потока, а полученные соотношения конструктивных элементов обес.печивают работоспособность устройства с высокими значениями,эффективности в широком диапазоне концентраций фаз потока.

1255214

Составитель Д.Баранов

Редактор Г.Волкова Техред И.Верес Корректор А.Зимокосов ,Заказ 4744/8 Тираж 517 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4