Циклонный сепаратор
Изобретение относится к устройствам, которые в качестве конденсатоуловителей могут найти применение в газовой, нефтяной и химической промышленности для очистки природного и попутного газов и отделения конденсата перед подачей в магистральные газопроводы, а также для осушки сжатого воздуха от влаги после компрессора . Цель изобретения - обеспечение отделения конденсирующихся примесей и уменьшение потерь давления. Циклонный сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, лопаточный завихритель 2, профилированный обтекатель 3,, образующий с кор пусом колЬцевое сверхзвуковое сопло, диффуэорный насадок 5, выводной патрубок 6 в виде сверхзвукового трубного диффузора с конфузорно-диффузорной проточной частью. 1 ил. 1 риютя ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798192/26 (22) 01.03.90 (46) 15.10.92. Бюл. ЬЬ 38 (71) Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им.
Н.Э. Баумана (72) Ю.А.Васильев. В,М.Виноградов, Б.Г.Берго и Д.Я.Бажанова (56) Авторское свидетельство СССР
М 1443763, кл. В 01 0 45/12, 86.
Авторское свидетел ьство СССР
М 446290, кл. В 01 0 45/12, 72. (54) ЦИКЛОННЫИ СЕПАРАТОР (57) Изобретение относится к устройствам, которые в качестве конденсатоуловителей могут найти применение в газовой, нефтя, SU, 1768242 Ol (я) s В 01 0 45/12, В 04 С 3/06 ной и химической промышленности для очистки природного и попутного газов и отделения конденсата перед подачей в магистральные газопроводы, а также для осушки сжатого воздуха от влаги после компрессора. Цель изобретения — обеспечение отделения конденсирующихся примесей и уменьшение потерь давления. Циклонный сепаратор содержит цилиндрический корпус 1, лопаточный завихритель 2, профилированный обтекатель 3,, образующий с корпусом кольцевое сверхзвуковое сопла, диффуэорный насадок 5, выводной патрубак 6 в виде сверхзвукового трубного диффузора с кон фузорно-диффуэорной проточной частью. 1 ил.
t i ><)242
Предполагаемое изобретение относит- садка 5, .верхзвукового трубно о диффузося к газовой, нефтяной и химической про- ра 6, коллектора-сборника 7, выходной мамышленности для очистки природного и гистрали 8, замкнутой полости 9, каналов попутного газов от конденсата перед пода- 10, чей к потребителю, а также для осушки сжа- 5 Работа устройства заключается в следутого воздуха от влаги после компрессора, ющем, Газ с частицами и капельной >кидкоИзвестен циклонный сепаратор, содер- стью с высоким давлением поступает в жащий цилиндрический корпус, к которому корпус 1, в котором установлен завихритель присоединендиффузорный насадок, осевой 2, проходя через который fioTQK приобретавыводной патруРок, установленный с воз- 10 ет закрутку и поступает в сверхзвуковое мо>кностьЬ осевого перемещения, образо- кольцевое сопло, образованное между корванный между стенкой диффузорного пусом 1 и обтекателем 3. В сужающемся насадка и выводным патрубком канал отво- участке до критического сечения во вращада отдельной жидкости с регулируемым ющемся потоке происходит сепарация часвходным сечением, завихритель потока, ус- 15 тиц жидкости к периферии, а ускорение тановленный на входе корпуса вдоль подво- потока вдоль оси при входе в горловину дящего патрубка, играющего роль камеры способствует дополнительному отбрасывасепарации, Вывод отсепарированных час- нию частиц в сторону корпуса, Б сверхзвутиц осуществляется через кольцевую щель, ковой части вращающийся поток образованную между диффузорным насад- 20 продолжает ускоряться и сепгрироваться, ком и центральным отводом очищенного га- из-за снижения температуры в ней начиназа. Исходн ым и родуктом сепарации, ется спонтанная конденсация жидкости, коявляетсядвухфазный поток,поступающий в торая усиливается за счет центров уже цилиндрический корпус с установленным в имеющейся конденсации, в качестве котонем эавихрителем, при помощи которого 25 рых выступают неотсепарированные в допоток закручивается. и возникающие при звуковой сужающейся части сопла частицы этом центробежные силы отжимают капли и капли влаги, Для сепарации этих частиц жидкости на стенки корпуса, которые слива- необходимо более длительное пребывание ются в пленку, которая перемещается пото- их во вращающемся потоке, поэтому переком газа в устройство отвода через 30 охлажденный неравновесный двухфазный регулируемую кольцевую щель, аотводочи- поток за срезом сверхзвукового сопла защенного газа осуществляется через осевой вершает выделение конденсата из многовыводной патрубок к потребителю с дозву- компонентной смеси и его сепарацию на ковой скоростью. цилиндрическую стенку 4 корпуса, вдоль коНедостатками циклонного сепаратора 35 TopGA GH движетсч s направлении отводяявляются недостаточная степеньосушки га- щего устройства (благодаря осевой за, идущего к потребителю, что сокращает скорости, приобретенной в процессе разгосрок службы агрегатов, установленных о- на газа до сверхзвуковой скорости и по сле устройства сепарации, из-за коррозии инерции) и через кольцевую щель диффупроточныхчастей,вызываемых влажностью 40 зорного насадка 5 попадает в сборник 7. отбираемого газа, большие потери давле- Очищенный газ входит в сужающийся учания по сепарируемому тракту. сток сверхзвукового диффурора тормо итЦелью предлагаемого технического ре- ся в системе косых скачков вплоть до F Поставленная цель достигается тем, что Свсрхзвуковой трубный диффузор устав циклонном сепараторе завихритель вы- новлен с зазором относительно корпуса сеполнен лопастным с осевым обтекателем паратора и диффузорного насадка 5 и переменного поперечного сечения, образу- 50 регулирование этого зазора досуществляющим со стенкой корпуса конфузорно-диф- ется изменением давления в полости 9. Пефузорное сверхзвуковое кольцевое сопло, а ремещением сверхзвукового трубного выводной патрубок выполнен в виде сверх- диффузора 6 в пределах диффузорного назвукового трубного диффузора с конфузор- садка 5 достигаетсч выбор оптимального но-диффузорной проточной частью. 55 расстояния д, при котором эффективность На чертеже представлена конструкция отвода конденсата наибольшая. циклонного сепаратора, который состоит из Проточная часть сепаратора позволяет цилиндрического корпуса 1 с цилиндриче- реализовать рабочий процесс таким абраской стенкой 4, лопастного завихрителя 2 с зом, что колебания расхода и давления в осевым обтекателем 3, диффузорного наСоставитель Д. Бажанова Тех ред М.Моргентал Корректор И. Шмакова Редактор Заказ 3602 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 магистрали за инерционным сепаратором не передаются в трубопровод и агрегаты, установленные перед его входом, поскольку образованное сверхзвуковое кольцевое сопло с центральным телом (обтекателем), например, со степенью расширения Рвх/Ра= =3 — 5, где Рвх — давление газа на входе в сепаратор, а Рв — давление на срезе сопла, перед входом в цилиндрический участок 4 корпуса, позволяет разогнать поток до скорости, соответствующей числам Маха М = =1,2 — 1,5, а затем его затормозить в сверхзвуковом трубном диффузоре, установленном перед выходом из сепаратора, что способствует восстановлению давления, и с учетом потерь, обеспечению общего отношения давлений на сепараторе Рвцх/Pox = =0,8-0,6. где Рвых — давление на выходе из сепаратора 4. В случае изменения режима работы сепаратора, например, при увеличении давления на его выходе организация рабочего процесса осуществляется так, что вначале перестраивается течение в сверхзвуковом диффузоре, затем в цилиндрической части 4 корпуса и далее в кольцевом сопле, при этом происходит отрыв потока от стенок сопла и скачки уплотнения входят в сверхзвуковую часть кольцевого сопла, продвигаются вверх по потоку, и только при достижении Рвх/Рв х = 0,9 — 0,95, когда Рвах достигнет определенного (Рвых)мвх для данного устройства, эона отрыва потока достигнет критического сечения сопла, поток становится дозвуковым по всей длине сепаратора, после чего давление и расход на входе сепаратора начнут изменяться. Устройство обеспечивает гарантированную безотказную работу на нерасчетных режимах до отношения давлений Рв х/Рвх - 0,90,95, поэтому понижение давления в магистрали на выходе иэ сепаратора ниже 5 давления (Рвых)мах на изменение расхода и давления на входе в сепаратор не отразится. Использование предлагаемого инерци. онного сепаратора экономически оправда10 но как более надежная, компактная и легкая конструкция, позволяющая исключить из промышленных установок такие сложные агрегаты,как турбодетандер или громоздкий теплообменник, за счет организации сниже15 ния температуры в зоне расширения газа без совершения полезной работы. Формула изобретения Циклонный сепаратор, содержащий ци20 линдрический корпус, к которому присоединен диффуэорный насадок, осевой выводной патрубок, установленный с воэможностью осевого перемещения, образованный между стенкой диффузорного 25 насадка и выводным патрубком канал отвода отделенной жидкости с регулируемым входным сечением, завихритель потока, установленный на входе корпуса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения 30 отделения конденсирующихся примесей и уменьшения потерь давления, завихритель выполнен лопастным с осевым обтекателем переменного поперечного сечения, образующим со стенкой корпуса конфузорно-диф35 фуэорное сверхзвуковое кольцевое сопло, а выводной патрубок выполнен в виде сверхзвуковое трубного диффузора с конфузорно-диффузо рной проточной частью.
