Устройство для очистки газа от жидкости

 

Использование: для очистки газа от жидкости, преимущественно аэрозолей, в частности для осушки сжатого воздуха от влаги и масла. Сущность изобретения: устройство для очистки газа от жидкости, содержит конденсатосборник, корпус с тангенциальным входным и выходным штуцерами , конусообразные поддерживающие решетки с фильтрующим материалом между ними, Соосно корпусу в области расположения тангенциального входного штуцера установлен дополнительный, тангенциальный завихритель, образованный из коаксиальных конусных кольцевых перегородок с тангенциальными прямоугольными соплами. На торцевой стенке завихрителя, р.асполо-с женной со стороны больших оснований коаксиальных конусных кольцевых перегородок, выполнены кольцевые канавки . В кольцевых канавках выполнены отверстия для отвода в конденсатосборник смеси отсепармрованного конденсата с частью газа . В.верхней части корпуса соосно завихрителю установлен диффузор. В верхней части устройства соосно диффузору и завихрителю установлены составная конусообразная вставка.3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s B 01 0 45/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР),,,ау ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I ь ° ч и

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828256/26 (22) 24.05.90 (46) 15.02.93. Бюл. № 6 (71) Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения АН СССР (72) А.А.Казанцев и С.А.Скоморовский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 757178, кл. B 01 0 45/00, 1970, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ жидкости (57) Использование . для очистки газа от жидкости, преимущественно аэрозолей, в частности для осушки сжатого воздуха от влаги и масла. Сущность изобретения: устройство для очистки газа от жидкости, содержит конденсатосборник, корпус с тангенциальным входным и выходным штуцерами, конусообразные поддерживающие

Ф

Изобретение относится к технике очистки газа от жидкости, преимущественно аэрозолей, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, в частности для осушки сжатого воздуха от влаги и масла.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для очистки газа от жидкости, содержащее корпус с ангенциальным входным и выходным штуцерами. Внутри корпуса размещены одна над . другой конусообразные перфорированные поддерживающие решетки с фйльтрующим материалом между ними, которые установлены на расстоянии от стенок корпуса и выполнены с отбортовкой, с направленной навстречу входа газа, Нижняя поддерживающая решетка снабжена кольцевым карманом . К нижней перфорированной решетке,, Бц„, 1794468 А1 решетки с фильтрующим материалом между . ними, Соосно корпусу в области расположения тангенциального входного штуцера установлен дополнительный, тангенциальный завихритель, образованный из коаксиальных конусных кольцевых перегородок с тангенциальными прямоугольными соплами.

На торцевой стенке завихрителя, расположенной со стороны больших оснований коаксиальных конусных кольцевых перегородок, выполнены кольцевые канавки. 8 кольцевых канавках выполнены отверстия для отвода в конденсатосборник смеси отсепарирован ного конденсата с частью газа. В верхней части корпуса соосно завихрителю установлен диффузор. В верхней части устройства соосно диффузору и завихрителю установлены составная конусообразная вставка. 3 ил.. крепится суживающее сопло с гидрофильаЪ ной внутренней поверхностью, в узком се- 4 чении которого установлен многополостной закручиватель. Нижняя часть сопла выпол- ф нена с зубцами, которые опираются на выпуклый отражатель с гидропрофильной поверхностью. Отражатель, размещен в конденсатосборнике. Нижняя часть устрой-, об ства образованна штуцером для отвода конденсата и отделена от зоны вывода газа перегородкой.

Однако такая конструкция имеет недостаточную эффективность при осушке сжатых газов по нескольким причинам. 8о первых — в данном устройстве дважды происходит разгон и торможение потока: сначала газ разгоняется во входном тангенциальном штуцере, закручивается, затем тормозится в фильтрующем материа1794468 ле, после опять разгоняется и закручивается в суживающем сопле с многолопастным закручивателем, а затем снова тормозится в нижней части устройства, т.е. дважды происходит преобразование потенциальной энергии давления в кинетическую. При любом преобразовании энергии потери неизбежны, Во вторых, в верхней части устройства над фильтрующим материалом в приосевой зоне образуется высокотурбулентный вынужденный вихрь, который в значительной степени диссипирует энергию, что также снижает полезную часть перепада давления и, следовательно, снижает о эффективность осушки газа. В третьих, весь поток газа, для коагуляции мелкодисперсных капель, проходит через фильтрующий материал, что также приводит к высокому гидросопротивлению и снижению полеЗной части перепада давления до и после устройства, В четвертых, при осушке сжатого газа с большим объемным содержанием жидкости сильно возрастает гидравлическое сопротивление во входном тангенциальном штуцере, что снижает полезную часть перепада давления. В результате снижается интенсивность закрутки потока как после тангенциального входного штуцера, так и в суживающемся сопле с многолопастным завихрителем и, следовательно, снижается эффективность осушки газа.

Цель изобретения — повышение степени очистки газа от жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве фля очистки газа от жидкости, содержащем конденсатосборник, корпус с тангенциальным входным и выходным штуцерами, с расположенными одна над другой конусообразными поддерживающими решетками с фильтрующим материалом между ними, установленными на расстоянии от стенок корпуса, причем отверстия решеток выполнены с отбортовкой, направленной навстречу входу газа, а нижняя поддерживающая решетка снабжена кольцевым карманом соосно корпусу, в области расположения тангенциального вход. ного штуцера, установлен дополнительный тангенциальный завихритель, образованный из коаксиальных конусных перегородок с тангенциальными прямоугольными соплами, На торцевой стенке завихрителя, расположенной со стороны больших оснований коаксиальных конусных кольцевых перегородок, выполнены кольцевые канавки,образованные с одной стороны внутренними поверхностями коаксиальных кольцевых проставок, с другой стороны кольцевыми уступами, расположенными нэ внутренней поверхности торцевой стенки завихрителя.

В кольцевых канавках выполнены отверстия для отвода в конденсэтосборник смеси отсепарированного конденсата с частью газа.

В верхней части корпуса, соосно завихрителю установлен диффузор, содержащий дополнительные коаксиальные кольцевые перегородки с тангенциальными прямоугольными каналами.

Тангенциальные прямоугольные кана"0 лы в каждой перегородке диффузора имеют суммарную площадь:

f f.1) (RI/R1) f Е1 (1). где f z < — площадь каналов ближней к оси

15 диффузора.перегородки;

Rl и R — внутренние радиусы l-ой и ближней к оси диффузора перегородки.

Соседние коаксиальные перегородки расположены на расстоянии одна от другой не менее высоты тангенциального канала большей из соседних перегородок. В верхней части устройства, соосно диффузору и завихрителю установлена составная конусообразная вставка, большое основание которой соединено с торцевой поверхностью завихрителя, а меньшее сопряжено с верхней торцевой поверхностью диффуэора, зазор между двумя частями конусообразной вставки расположен в области дополнительного эавихрителя, причем часть конусообразной вставки большим основанием выполнена в виде сопла, соединяющего камеру конденсатосборника с дополнительным завихрителем. Диаметр конусообразной вставки составляет 0,2 — 0,5

35 текущих внутренних диаметров поверхностей дополнительного зэвихрителя и диффузора.

На фиг. 1 представлен продольный раз40 рез; на фиг. 2-сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — сечение Б — Б на фиг. 1, Устройство для очистки газа от жидкости состоит из конденсатосборника 1, корпуса 2 с тангенциально расположенными входным штуцером 3 и выходным штуцером

4. Соосно корпусу, в области расположения тангенциального входного штуцера 3. установлен дополнительный тангенциальный завихритель, образованный иэ коаксиальных конусных кольцевых перегородок 5, б и

7 с тан ген циальным прямоугольными соплами 8, 9, 10, имеющими различную высоту ,соответственно h>, hz, hi изменяющуюся от перегородки к перегородке. Длина сопел I>, .f2: составляет 1,5...2,0 их высоты. Соседние конусные кольцевые перегородки 5, 6, 7 расположены с односторонней ориентацией их больших оснований и. на расстоянии одна от другой Ьr> hr2 не менее высоты сопел большей иэ соседних перегородок. Сопла 8, 9 и

1794468 высоту Н1, Н2, Н изменяющуюся от перегородки к перегородке. Длина каналов L>, 2, Li составляет 1,5 — 2,0 их высоты. Соседние кольцевые перегородки 29, 30 и 31 расположены на расстоянии одна от другой hR>, 40

ЛК2 не менее высоты сопел большей из соседних перегородок. Каналы 32, 33, 34 каждой перегородки 29, 30, 31 имеют суммарную площадь

= (Ri/R<) fg I, 45 где 41 — площадь каналов ближней к оси диффузора перегородки; R и R> — внутренние радиусы в одном поперечном сечении соответственно i-ой и ближней к оси перегородок диффуэора. В верхней части устройства, коэксиально диффузору 28 и дополнительному завихрителю установле- на составная конусообразная вставка 35, большее основание которой соединена с торцевой поверхностью 11 завихрителя, а меньшее сопряжено с верхней торцевой поверхностью 36 диффуэора 28. Зазор 37 между двумя частями конусообразного тела 35 расположен в области дополнительного эа10 каждой перегородки 5, 6 и 7 имеют суммарную площадь F— площадь сопел, ближней к оси тангенциального эавихрителя перегородки; rl и г1 — внутренние радиусы в одном поперечном сечении соответственно i-ой и ближней к оси конусных перегородок эавихрителя. На торцевой поверхности 11 дополнительного зэвихрителя, со стороны больших оснований конусных перегородок 5, 6 и 7, выполнены кольцевые канавки 12, 13 и 14, образованные с одной стороны внутренними поверхностями конусных кольцевых перегородок 5, 6, 7, а с другой стороны, расположенными на торцевой поверхности

11, кольцевыми уступами 15, 16 и 17. В кольцевых канавках 12, 13 и 14 выполнены отверстия 18, 19 и 20 для .отвода смеси отсепэрированного конденсата с частью газа. Внутриустройства имеется щель21 между стейкой корпуса и верхней 22 и нижней

23 поддерживающими конусообразными решетками с фильтрующим материалом 24.

Решетка выполнена вогнутой между ее узлами соединения 25, Нижняя решетка 23 снабжена кольцевым приемным карманом

26, оборудованным сливной трубкой с >идрозатвором 27, который находится а конденсатосборнике 1.

В верхней части корпуса, соосно дополнительному эавихрителю, установлен диф фуэор 28, содержащий дополнительные коаксиальные кольцевые перегородки 29, 30 и 31 с тангенциальными прямоугольными каналами 32, 33, 34, имеющими различную

30 вихрителя, образованного перегородками

5, 6, 7. Часть конусообразной вставки с большим основанием выполнена в виде суживающегося сопла 38, соединяющего камеру конденсатосборника 1 с вихревой камерой 39 дополнительного тангенциального завихрителя. Конусообразные решетки

22, 23 с фильтрующим материалом 24 крепятся к нижней части сопла 38. Нижняя часть конденсатосборника 1 оборудован штуцером 40 для отвода конденсата. Полость конденсатосборника 1 отделена от rioлости вывода газа через сопла 42 перегородкой 41.

Устройстве работает следующим образом.

Влажный сжатый газ подается тангенциально через входной штуцер 3 и, протекая через сопло 8 перегородки 5, приобретает вращательное движение, В кольцевом слое газа, между перегородками 5 и 6, создается поле центробежных сил, .которое действуя на жидкие частицы конденсата, отбрасыва-. ет их вначале к внутренней поверхности перегородки в кольцевую канавку 12, Накапливающиеся в канавке 12 жидкие частицы конденсата увлекаются частью газа через отверстие 18 за пределы дополнительного завихрителя, При этом выполнение одной из стенок кольцевой канавки 12 в виде уступа 15 предотвращает перетечку отсепарированного конденсата в пограничном слое, образовавшемся на торцевой поверхности завихрителя, к следующей кольцевой перегородке 6, тем самым улучшая качество сепарации конденсата. Очень важно, что выделенная конденсационная жидкость не загромождает тангенциальные каналы эавихрителя, что позволяет сохранить рациональное соотношение между соплами перегородок и обеспечить минимальные гидропотери. Частично осушенный гаэ, перетекая через сопла 9 и 10 конусных кольцевых перегородок 6 и 7 последовательно раз оняется и одновременно сепарируется от вновь образовавшегося вследствие понижения температуры конденсата описанным выше образом. При этом отсепарированный конденсат собирается в канавках 13 и 14 и удаляется эа пределы дополнительного эавихрителя вместе с частью газа через отверстия 19 и 20, Отсепарированная смесь конденсата с частью газа попадает в нижнюю часть аппарата между стенкой завихрителя и верхней перфорированной решеткой 22. Часть конденсата собирается в вагнутостях между узлами соединения 25 решетки 22, по которым отводится по наклонной поверхности в щель 21 и кольцевой приемный карман 26.

1794468

10

30

40

55

Предварительно очищенный газовый поток проходит через перфорацию верхней решетки 22 и попадает в фильтрующий слой

24, заполненный сыпучим фильтрующим материалом, где происходит коагуляция мелкодисперсной фазы в капли конденсата, который стекает на нижнюю перфорированную решетку 23 и собирается в вогнутостях между ее узлами соединения решетки (конструкция решеток 22 и 23 аналогичны), по которым быстро отводятся в кольцевой приемный карман 26 по наклонной поверхности. Скопившийся в приемном кармане конденсат отводится через сливную трубку, с гидрозатвором 27 в конденсатосборник 1.

Такое конструктивное выполнение решеток

22 и 23 позволяет увеличивать свободное сечение для проходз газа через отверстия и фильтрующий материал за Счетуменьшения количества конденсата прОходящего через них. В то же время предотвращение попадания конденсата B отверстия нижней решетки 23 снижает вторичное диспергирование скоагулированной жидкости, Это позволяет снизить гидравлическое сопротивление и увеличить срок службы фильтрующего материала.

Газовый поток, очищенный от основной массы конденсата, проходит через сужающее сопло 38 и зазор 37 в вихревую камеру

39 дополнительного завихрителя, где смешивается с основным потоком, приобретая вращательное движение. Под действием центробежных сил унесенные из конденсатосборника 1 капли конденсата отбрасываются на внутрен í lol0 поверхность перегородки 7, а затем, как было описано выше, выводятся из завихрителя через отверстие 20. Газовый поток, выходя из зазора 37, препятствует перетоку поверхностной. пленки жидкости в пограничном слое с торцевой поверхности 11 вихревой камеры 39 завихрителя по поверхности конусообразной вставки 35 в диффузор 28. Конусообразная вставка 35 улучшает эффективность очистки газа от жидкости за счет исключения высокотурбулентного приосевого вихря в вихревой камере дополнительного завихрителя и диффузора 28. Эффективность очистки газа возрастает за счет снижения гидросопроФормула изобретения

° Устройство для очистки газа от жидкости, содержащее корпус с тангенциальным входным и выходным штуцерами, конденсатосборник, конусообразные поддерживающие решетки с фильтрующим материалом тивления и турбулентного уноса тонкодисперсных частиц из вихревой камеры 39, Закрученный поток, имеющий винтовую струйную структуру, из вихревой камеры 39 поступает в диффузор 28, где происходит преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления. При этом на торцевых стенках диффуэора, вниз по потоку, происходит нарастание толщины пограничного слоя до кольцевой перегородки 29. Рост толщины погранслоя ниже по потоку предотвращается этой кольцевой перегородкой. Частично заторможенный поток перетекает по тангенциальным каналам 32 кольцевой перегородки 29 и тормозится с восстановлением давлейия.в кольцевом слое между кольцевымй перегородками 29 и 30. На торцевых поверхностях диффузора, между перегород20 ками 29 и ЗО, опять происходит, в направлении течения, нарастание толщины погранслоя. Дальнейший рост погранслоя предотвращается кольцевой перегородкой

30. Далее поток, перетекая через тангенциальные каналы ЗЗ, 34 кольцевых перегородок ЗО, 31; последовательно тормозится с восстановлением давления описанным выше образом; Повышение к.п.д. диффузора происходит по трем причинам. Во первых— кольцевые перегородки, разрезая погранслой на торцевых поверхностях диффуэора, предотвращают отрыв потока, Во вторых— в условиях струйного течения на входе в диффузор, кольцевые перегородки с тангенциальными каналами предотвращают образование вторичных течений между струями.

В третьих — при выполнении кольцевых перегородок и тангенциальных каналов описанным выше образом позволяет приблизить течение в диффуэоре к потенциальному, т,е. безвихревому. Диффузор с кольцевыми перегородками приближается по своим характеристикам к лопаточному диффузору, но значительно проще.по конструкции, технологичнее и имеет меньшую стоимость изготовления

Таким образом, устройство для очистки газа от жидкости предлагаемой канструкции позволяет повысить степень очистки газа от жидкости за счет снижения гидросопротивления, т.е, за счет повышения интенсивности закрутки газа. между ними и кольцевым карманом для сбора жидкости и дополнительный завихритель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени очистки газа от жидкости, дополнительный завихритель установлен в области расположения

1794468

10 тангенциального входного штуцера и выполнен из коаксиальных конусных кольцевых перегородок с тангенциальными прямоугольными соплами и с торцевой стенкой, расположенной со стороны больших оснований конусных перегородок и снабженной кольцевыми уступами, образующими с внутренними поверхностями конусных перегородок кольцевые канавки, в которых выполнены отверстия, устройство снабжено диффузором, расположенным в верхней части- корпуса соосно с дополнительным завихрителем, и конусообразной вставкой, расположенной в верхней части корпуса соосно с диффузором и дополнительным завихрителем, при атом диффузор выполнен в виде коаксиальных:кольцевых перегородок с тангенциальными прямоугольными каналами, суммарную площадь каналов последующих, перегородок выбирают в зависимости от площади канаhoe, ближней к оси. перегородки fr из выражения .fzi (RI/R1) fan), где и и R> — внутренние радиусы 1-й и ближ-> неи к оси перегородки, соседние перегородки расположены на расстоянии одна от другой не менее высоты тангенциального канала большей из соседних перегородок, большее основание кону"0 сообразной вставки соединено с торцевой поверхностью:;авихрителя, меньшее сопряжено с верхней торцевой поверхностью диффузора, кону:ообразная вставка состоит из двух частей, зазор между двумя частями расположен в области дополнительного завихригеля, ч;.;сть конусообразной вставки с большим ос,::ованием выполнена в виде суживающегося сопла, а дйаметр конусообразной;ставки составляет 0,2 — 0,5 диаметра внутрен".их поверхностей завихрителя и диффузо; а.

Составитель А,Казанцев

Юиг.Ю

Редактор В,Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Н.Бучок

Заказ 383 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