Влагоотделитель лопастного типа
Изобретение относится к устройствам для разделения жидкости и пара. Сепаратор содержит множество гофрированных листов, множество практически плоских листов и наружный корпус, удерживающий вместе гофрированные и плоские листы. По меньшей мере, один из гофрированных или плоских листов, или, по меньшей мере, как один из гофрированных, так и плоских листов включают в себя образованные на них жалюзи, выполненные заодно целое с листом и формирующие отверстия в листе, обеспечивающие проходы для потока текучей среды. Листы уложены послойно таким образом, чтобы образовать, по меньшей мере, один извилистый канал для потока текучей среды через устройство. Сепаратор содержит распределитель потока, расположенный вблизи входа и/или выхода для пара и/или выхода для жидкости. Технический результат: упрощение конструкции и сборки устройства, работа при высоких скоростях с высоким уровнем эффективности и минимальным перепадом давления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к устройствам для разделения жидкости и пара.
Во многих производственных процессах используются устройства для разделения жидкости и пара с целью удаления капелек жидкости из потока пара. Для целей настоящей заявки попеременно используются термины "пар" и "газ". В оборудовании для массопередачи и/или теплопередачи капельки жидкости часто образуются от соприкосновения пара и жидкости или при фазовом переходе. Примером такого процесса является параллельноточное фракционирование, где текущая в основном вниз жидкая фаза вступает в контакт с поднимающейся вверх паровой фазой. Хотя суммарный поток пара и жидкости в этом процессе находится в противотоке, поток пара и жидкости при соприкосновении пара и жидкости осуществляется параллельно, поскольку жидкость увлекается паром и уносится вверх к устройству парожидкостного разделения, где жидкость выводится из пара. Затем жидкость стекает вниз на более низкий уровень, а поток пара идет вверх на более высокий уровень. Обычно для систем кондиционирования воздуха требуются также и системы парожидкостного разделения для удаления воды из охлажденного воздуха.
Одним из способов отделения жидкости от пара является устройство, которое заставляет поток изменять направление. Поскольку капельки жидкости имеют более высокую плотность, чем пар в потоке, инерция жидкости стремится перемещать жидкость по прямой линии и не менять своего направления движения так же быстро, как пар. В технике известно использование различных устройств, разделяющих пар и жидкость вблизи выхода для пара, применяемых в разнообразных аппаратах типа испарительных барабанов, парожидкостных сепараторах, приемниках, резервуарах-хранилищах, скрубберах, абсорберах и перегонных колоннах.
Одно из таких разделяющих устройств содержит ряд параллельно расположенных лопастей, каждая из которых представляет собой тонкий лист, которому придается выпукло-вогнутая форма. Как правило, лопасти разнесены между собой с помощью распорок для того, чтобы создать для потока узкий проход. Лопасти и распорки часто сваривают или соединяют болтами в конструкцию, которая характеризуется высокими производственными расходами, обусловленными длительностью процесса, высокой квалификацией персонала и стоимостью материалов. Поток пара поступает с одной стороны и движется в зигзагообразном направлении до достижения противоположной стороны. Увлекаемые капельки не могут преодолеть крутой зигзаг и налетают на лопасть, где они слипаются между собой и стекают по стенке. Разделительные устройства могут также иметь приваренные к лопастям жалюзи. Жалюзи образуют карманы, которые захватывают и отводят жидкость, значительно снижают вторичный унос жидкости и улучшают разделение жидкости и пара. Сваривание, соединение болтами или какое-либо иное крепление жалюзи повышает сложность производственного процесса.
Лопасти и жалюзи должны быть геометрически спроектированы таким образом, чтобы позволить потоку протекать с высокой скоростью при максимальном удалении частиц жидкости из потока и минимальном перепаде давления. Поскольку промышленная технология двигается вперед, существует возрастающая потребность в сепараторах, работающих при высоких скоростях с высоким уровнем эффективности и минимальным перепаде давления.
Ряд такого рода устройств газожидкостного разделения представлен, например, в патентах США 4802901, 5296009, 3912471 и 6852146. Отсюда следует, что имеется потребность в устройстве газожидкостного разделения, которое бы обладало упрощенной конструкцией и сборкой. Также желательно избежать необходимость в дополнительных компонентах и/или стадиях, таких как распорки, укрепленные механически или с помощью сварки для по крайней мере частичного ограничения прохождения потока жидкости.
Раскрытие изобретения
В одном из своих вариантов изобретение включает в себя влагоудалитель лопастного типа с фасонными или гофрированными листами, плоскими листами и образованными на них жалюзи. Гофрированные и плоские листы расположены послойно таким образом, чтобы расположение листов и образованных в них жалюзи создавало бы, по меньшей мере, один извилистый канал для потока текучей среды от входа до выхода для пара из устройства. Для крепления плит достаточно внешнего кожуха или корпуса.
Некоторые из вариантов характеризуют порядок послойной укладки гофрированных и плоских листов и наличие или отсутствие жалюзи в гофрированных листах, плоских листах или в тех и других. Некоторые другие варианты характеризуют форму и размер жалюзи, а также форму и размер гофрированных листов и конфигурацию наружного корпуса.
В одном из своих вариантов осуществления изобретение включает в себя конструкцию для парожидкостного разделения, включающую множество гофрированных листов, плоских листов, расположенных между каждой парой гофрированных листов, и наружный корпус, который удерживает вместе уложенные послойно гофрированные листы и плоские листы. Каждый из гофрированных листов содержит, по меньшей мере, одну образованную на нем жалюзи.
В еще одном своем варианте осуществления изобретение включает устройство для парожидкостного разделения, включающее множество плоских листов, гофрированных листов, расположенных между каждой парой плоских листов, и наружный корпус, который удерживает вместе уложенные послойно плоские и гофрированные листы. Каждый из плоских листов содержит, по меньшей мере, одну образованную на нем жалюзи.
В еще одном варианте изобретение включает в себя способ изготовления влагоотделителя лопастного типа. Способ включает в себя операции установки множества гофрированных листов и множества практически плоских листов; причем гофрированные и плоские листы имеют переднюю кромку и заднюю кромку, образуя жалюзи, образованные в гофрированных листах и/или плоских листах, и послойную укладку гофрированных и плоских листов таким образом, чтобы расположение листов и образованных жалюзи создавало, по меньшей мере, один извилистый проход для потока текучей среды от входа вблизи передней кромки листов до выхода для пара вблизи задней кромки листов; и удержание вместе уложенных послойно гофрированных листов и плоских листов в корпусе.
Преимущество настоящего изобретение состоит в том, что плоские листы и гофрированные листы с жалюзи просто уложены слоями с целью образования самоподдерживающейся разделительной конструкции. Иными словами, уложенные слоями листы и ограниченные ими каналы для потока текучей среды способны сохранять необходимый зазор без установки дополнительных элементов типа распорок, крепежных средств и проведения сварочных работ. Далее можно создать варианты геометрического дизайна лопастей и жалюзи настоящего изобретения, достигнув тем самым высокой степени разделения пара и жидкости, избегая при этом неприемлемых перепадов давления в динамически несопоставимых системах.
Фиг.1А - вид сверху центрального сечения влагоотделителя лопастного типа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.1В - изометрический вид наружного корпуса влагоотделителя в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.1C - вид сверху несобранных компонентов влагоотделителя лопастного типа по фиг.1А до образования жалюзи перед процессом образования жалюзи.
Фиг.1D - вид в поперечном сечении влагоотделителя лопастного типа, показывающая заготовки жалюзи.
Фиг.2А - вид в горизонтальной проекции гофрированного листа с образованными жалюзи.
Фиг.2В - вид с торца гофрированного листа по фиг.2А.
Фиг.3А - вид в горизонтальной проекции плоского листа с одной образованной жалюзи.
Фиг.3В - вид с торца плоского листа по фиг.3А.
Фиг.4А - вид в горизонтальной проекции плоского листа с двумя образованными жалюзи.
Фиг.4В - вид с торца плоского листа по фиг.4А.
Фиг.5А и 5В - виды сверху центрального сечения влагоотделителя лопастного типа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.6А - вид сверху центрального сечения влагоотделителя лопастного типа согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6В - вид сверху несобранных компонентов влагоотделителя лопастного типа фиг.6А до образования жалюзи.
Фиг.7А - вид сверху центрального сечения влагоотделителя лопастного типа согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7В - вид сверху несобранных компонентов влагоотделителя лопастного типа по фиг.7А до образования жалюзи.
Фиг.8А - вид сверху центрального сечения влагоотделителя лопастного типа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8В - вид с торца плоского листа, имеющего жалюзи в соответствии с фиг.8А.
Соответствующие номера позиций указывают соответствующие детали по всем фигурам. На чертежах показаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, но их никоим образом нельзя рассматривать как ограничение объема изобретения.
Осуществление изобретения
Обратимся к фиг.1А, на которой показан вид сверху центрального сечения, иллюстрирующий расположение лопастей или листов и образованных в них жалюзи, образующих каналы для потока текучей среды согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Влагоотделитель 100 включает в себя множество гофрированных листов 102, множество плоских листов 104а и 104b и наружный корпус, показанный на фиг.1В. Каждый из гофрированных листов 102 включает в себя множество образованных на нем жалюзи 108, а плоские листы 104а, 104b включают в себя жалюзи 110. Листы или лопасти имеют переднюю кромку 116 вблизи входа парожидкостного сепаратора или влагоотделителя и заднюю кромку 118 вблизи выхода для пара.
На фиг.1В показан один вариант осуществления наружного корпуса, имеющего верхнюю сплошную плиту 106 и две сплошные боковые стенки 107, сваренные вместе или надежно собранные каким-либо иным способом, для размещения в нем гофрированных листов 102 и плоских листов 104а, 104b. Наружный корпус в этом варианте осуществления включает в себя перфорированные плиты, где пар и жидкость входят и выходят из влагоотделителя 100. Парожидкостной поток входит во влагоотделитель по направлению стрелки сзади через вход, разделяется и выходит через выход 112 для пара и выход для жидкости, который расположен на днище влагоотделителя. Количество пара, который выходит через выход для жидкости, и жидкости, которая выходит через выход для пара, меняются в зависимости от особенностей конкретной конструкции. Перфорированные плиты являются одним из примеров распределителей потока, которые могут использоваться. В число других, не ограничивающих изобретение примеров распределителей потока, входят металлические сетки, пористые твердые тела, сетчатые наполнители, экраны, сетки, сита, профильные проволочные сетки и сотовые заполнители. Было обнаружено, что частичная открытая поверхность распределителей потока воздействует как на эффективность разделения, так и на перепад давления во влагоотделителе 100. Частичная открытая поверхность распределителей потока может быть разной на разных сторонах и меняться на одной и той же стороне с целью получения оптимальной эффективности разделения и оптимального перепада давления во влагоотделителе 100. В одном и том же влагоотделителе могут применяться различные типы распределителей потока. Выход 112 для пара из влагоотделителя 100 может необязательно включать в себя не имеющий отверстий верхний участок 113, который проходит от верхней плиты 106 в направлении днища влагоотделителя. Не имеющий отверстий верхний участок 113 может быть выполнен в виде отдельной плиты или же он может быть продолжением верхней плиты и/или боковых стенок, которые образуют складки над выходом для пара. Верхний участок 113 может находиться в одной плоскости с выходом для пара или связанным с ним распределителем потока, если таковой имеется, либо же он может располагаться над ними. В одном из вариантов осуществления верхний участок 113 проходит на расстояние до 10% высоты влагоотделителя. В другом варианте осуществления верхний участок 113 проходит на расстояние до 30% высоты влагоотделителя. В еще одном варианте осуществления верхний участок 113 проходит на расстояние до 50% высоты влагоотделителя. Было обнаружено, что не имеющий отверстий верхний участок 113 выхода 112 для пара улучшает эффективность разделения пара и жидкости. В других вариантах осуществления распределители потока не используются в некоторых или ни в одном из входов и выходов влагоотделителя 100 и каналы для текучей среды, ограниченные листами или лопастями, остаются открытыми.
Хотя наружный корпус может включать в себя три сплошные плиты, как это показано на фигуре, корпус может быть просто уголковой или плоской заготовкой, которая скрепляет края листов 102, 104а, и 104b. В других вариантах осуществления корпус, который связывает между собой листы, ограничивается полосами или лентами. Корпус может содержать ряд этих и/или других широко известных элементов для соединения листов друг с другом. Корпус может быть закреплен любым известным способом. Не ограничивающими изобретения примерами могут быть сварка, соединение болтами, склеивание, обвязка, обжатие, крепление на петлях и использование прижимной арматуры. Варианты осуществления без сплошных плит корпуса можно применять, например, внутри технологического аппарата, чтобы предотвратить выход жидкости из аппарата через подсоединенный трубопровод для выхода пара. Наружный корпус также может иметь стенки аппарата или трубопровод, в котором расположен влагоотделитель. Влагоотделитель может быть сориентирован для любого направления потока пара. В некоторых вариантах осуществления главный поток пара является горизонтальным. В других вариантах осуществления главный поток пара является вертикальным. Влагоотделитель может также быть установлен под некоторым углом таким образом, чтобы поток пара имел и горизонтальную и вертикальную составляющие скорости. Главный поток пара может иметь либо направленную вверх, либо направленную вниз составляющую скорости.
Фиг.1C показывает как три гофрированных листа 102 и плоские листы 104а, 104b могут быть послойно расположены в наружном корпусе, чтобы создать влагоотделитель с тремя каналами потоков текучей среды. Чтобы проиллюстрировать общую конструкцию, листы показаны без образования жалюзи и с зазором между листами. Однако в процессе сборки листы укладываются послойно с образующимися жалюзи и плотно сцепляются между собой в многослойном виде между боковыми стенками 107 так, что гофры гофрированного листа 102 отделяют плоский лист 104а от плоского листа 104b без необходимости сварки листов на месте или использования распорок для того, чтобы разделить листы. Иными словами, плоский лист 104а и плоский лист 104b оба размещены в виде слоев между каждой парой гофрированных листов 102. Таким образом, пакет уложенных слоями листов ограничивает каналы потоков текучей среды самоподдерживающим образом, а наружный корпус обеспечивает скрепление листов друг с другом. На фиг.1C показан распределитель потока на входе вблизи передней кромки 116 листов и открытый выход 112 для пара. Иными словами, распределитель потока на задней кромке 118 листов отсутствует. Если устройство собрано с жалюзи, главный поток пара будет проходить справа налево с отключенным стоком жидкости в сторону днища в направлении перпендикулярном плоскости страницы. Если желательны жалюзи в наиболее удаленных от центра проточных каналах, они могут быть закреплены любым традиционным способом к внутренней поверхности боковых стенок 107, либо же, если это удобно, между наиболее удаленными от центра гофрированными листами 102 и боковыми стенками 107 может быть проложен стандартный плоский лист 104а или 104b с жалюзи.
На фиг.1D показано поперечное сечение тонкого слоя гофрированного листа 102, расположенного между плоским листом 104а и плоским листом 104b, иллюстрирующее образование жалюзи 108 и 110 с показом предварительно образованных жалюзи с помощью прерывистых линий. В процессе производства, однако, жалюзи образуют до послойной укладки листов. Гофрированный лист 102, показанный также и на фиг.2А и 2В, содержит несколько вершин 114 гофрирования, переднюю кромку 116 и заднюю кромку 118. Как показано на фиг.1D и 2В, форма гофров листа 102 не обязательно должна быть однородной. Форму можно изменять в любой точке, особенно вблизи передних и задних кромок, где изменения могут улучшить общую устойчивость устройства. В этом варианте осуществления широкий участок U-образной формы удален от каждой наклонной гофрированной стенки, которая соединяет две вершины 114 гофрирования на значительной длине листа, оставляя торцы нетронутыми с целью структурной поддержки и для обеспечения контакта с плоскими листами 104а, 104b. Таким образом, этот удаленный участок определяет края жалюзи 108, которые образуются при отгибании участка гофрированного листа 102 от ближайшей вершины 114 гофрирования для образования кармана между жалюзи 108 и плоским листом 104а или 104b. Пространства, оставляемые жалюзи 108 и удаленными участками, позволяют текучей среде проходить от входа до выхода 112 для пара. Проходы или каналы для текучей среды являются смещенными или извилистыми, и поэтому текучая среда может не проходить по прямой линии от входа до выхода 112 для пара. В процессе эксплуатации жидкость, захваченная каким-либо карманом, должна сливаться в нижней части этого кармана и захваченная жидкость не должна просачиваться через зазоры между гофрированными листами 102 и плоскими листами 104а и 104b. Небольшие плоские участки на пиках 114 гофрированных листов 102 облегчают гофрированным листам 102 создавать достаточное уплотнение с плоскими листами 104а и 104b в точках контакта, когда все листы уложены послойно в наружном корпусе. Однако следует отметить, что, согласно настоящему изобретению, плоские участки на вершинах 114 гофрирования не являются необходимыми для изобретения. Может подойти любая геометрия, которая обеспечит уплотнение, препятствующее просачиванию захваченной жидкости через зазоры между гофрированными и плоскими листами после сборки устройства.
Фиг.1D показывает, что в этом варианте осуществления жалюзи 110 направлены в сторону от передней кромки 116 по направлению к карману, образованному ближайшей жалюзи 108. В других вариантах осуществления некоторые или все жалюзи 110 ориентированы по направлению к передней кромке 116. Плоский лист 104а, показанный также на фигурах 3А и 3В, имеет одну жалюзи 110, в то время как плоский лист 104b, показанный также на фигурах 4А и 4В, имеет две жалюзи 110. Жалюзи 110 выполнены как интегрированная деталь из плоских листов 104а, 104b путем вырубки или выштамповки листа, что определяет границы трех краев жалюзи, после чего жалюзи 110 дважды сгибают с образованием наклонного участка и плоского участка. В одном из конкретных вариантов осуществления плоский участок жалюзи 110 по существу параллелен остальной части плоских листов 104а, 104b.
В одном из конкретных вариантов осуществления жалюзи 108 и 110 выштамповываются в одну стадию вместо того, чтобы быть образованными в несколько стадий, как это описано выше. Кроме того, жалюзи 108 могут быть образованы одновременно, до или после образования гофров в листах 102. Альтернативным образом гофрированные листы 102 и плоские листы 104а, 104b формуют, например, с использованием литья под давлением, а жалюзи выполняют как деталь, образованная в листах в процессе формовки, в частности, если материалом для изготовления листов является пластик.
Согласно настоящему варианту осуществления влагоотделитель 100 имеет стандартный размер и обладает легким весом, а наружный корпус может включать в себя приспособления для взаимного соединения с другими влагоотделителями 100 для образования большего ряда влагоотделителей 100. Например, как показано на фиг.1 В, скрытая боковая стенка может иметь охватываемый выступ 117, который входит в зацепление с охватывающим выступом 119, который может быть расположен на противоположной боковой стенке другого влагоотделителя. В приведенном варианте осуществления эти выступы увеличивают общую высоту влагоотделителя вдоль передней кромки боковых стенок, эффективно препятствуя тем самым потоку текучей среды между отдельными связанными один с другим влагоотделителями. В других вариантах осуществления выступы расположены вдоль задних кромок боковых стенок. Такие выступы могут быть также расположены и на других краях отдельных влагоотделителей. Можно использовать множество подобных охватываемых и охватывающих выступов, расположенных как вдоль передних, так и вдоль задних кромок влагоотделителей. Такая модульная конфигурация позволяет изготовителю производить влагоотделители 100 одного удобного для манипулирования размера для их последующей сборки в ряды разной длины. Могут возникать потребности и во влагоотделителях 100 специальных размеров для особо коротких рядов или для подгонки под требуемую длину. Подобным же образом непроиллюстрированные сцепляющие средства могут быть установлены в наружных плоских листах 104а одного влагоотделителя таким образом, чтобы он мог быть соединен с наружным плоским листом 104b следующего в ряду влагоотделителя, исключая тем самым необходимость в боковых стенках между каждым влагоотделителем. Для улучшения конструктивной целостности собранного ряда, штабеля или двух- или трехмерной совокупности влагоотделителей могут быть использованы любые известные механизмы взаимного соединения.
В процессе эксплуатации жалюзи 108, 110 образуют в нескольких гофрированных листах 102 и плоских листах 104а, 104b соответственно, а листы располагают послойно, как это было описано выше, для получения сборки, показанной на фиг.1А. Уложенные слоями листы могут быть размещены в наружном корпусе таким образом, чтобы каждая из передних кромок 116 и задних кромок 118 этих листов были расположены вблизи распределителя потока у входа для жидкости и у выхода 112 для пара соответственно. Наружный корпус удерживает уложенные слоями листы вместе и для сборки листов не требуется ни сварки, ни распорок. В настоящем варианте осуществления для каждого гофрированного листа 102 имеется по одному плоскому листу 104а и 104b. Специфические детали влагоотделителя в соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг.1А или других вариантах осуществления изобретения, такие как общее количество листов, ширина листов 102, 104а и 104b от передней кромки до противоположной задней кромки, высота листов от верхней плиты 106 до выхода для жидкости, размеры и конфигурация гофрированных листов 102, включающая количество гофров и его (их) тип, например синусоидальный, треугольный, прямоугольный и другие, а также количество и размеры жалюзи 108 и 110, будут меняться в зависимости от конкретных целей разделения жидкости и пара. Такие факторы, как объем разделяемой текучей среды, физические свойства пара и жидкости, размер капелек жидкости и их распределение, желаемая эффективность разделения и соотношение вводимых жидкости и пара могут иметь большое влияние на специфические конструктивные параметры влагоотделителя.
В одном из вариантов осуществления парожидкостная смесь проходит через распределитель потока к входу и отклоняются жалюзи 108 и 110, проходя через каналы для текучей среды или проходы, создаваемые листами и жалюзи. Проходы для текучей среды имеют колена, заставляющие тем самым текучую среду несколько раз менять направление. Эти изменения направления и быстрые изменения направления, которым парожидкостная смесь подвергается в карманах, образованных жалюзи 108 и 110, стремятся заставить жидкость отделяться от пара. Жидкость проявляет тенденцию быть захваченной карманами, образованными жалюзи 108 и 110, стекает вниз по карману и выходит из влагоотделителя 100 через распределитель потока, расположенный у днища наружного корпуса. Пар продолжает проходить через проходы для текучей среды и карманы, выходя из влагоотделителя 100 через распределитель потока вблизи выхода 112 для пара. Следует отметить, что в настоящем изобретении не требуются, чтобы выходы для пара и жидкости были ограничены отдельными сторонами влагоотделителя или чтобы выход был ограничен только одной стороной. Например, одна сторона может иметь верхний участок, который ограничивает выход для пара, и нижний участок, который ограничивает выход для жидкости. В других вариантах осуществления первая часть отделенной жидкости выходит из влагоотделителя из нижнего участка одной стороны, а вторая часть отделенной жидкости выходит из днища влагоотделителя.
Настоящее изобретение охватывает практически бесконечное число вариантов жалюзи в том, что касается их количества, положения, ориентации, размеров и форм. Жалюзи 110 и 108 могут быть ориентированы по направлению к передней кромке 116 и/или задней кромке 118 листов. Иными словами, различные изгибы в заслонках могут направлять отдельные участки жалюзи по направлению к входу или выходу для пара. Правильная конструкция жалюзи зависит от баланса между допустимым перепадом давления и эффективностью разделения и другими параметрами конкретного желаемого разделения жидкости и пара. Как следует из фиг.5А, плоский лист 104а включает в себя вторую жалюзи 110 вблизи задней кромки 118, причем жалюзи 108 образованы таким образом, чтобы иметь участок, который по существу параллелен плоским листам 104а, 104b. В другом варианте, показанном на фиг.5 В, заслонка 108а может быть ограничена остальной частью наклонной гофрированной стенки, остающейся после удаления участка стенки, для того, чтобы дать возможность проходу текучей среды. Иными словами, никакого сгибания гофрированной стенки не требуется. Другая заслонка 108b образована в результате сгибания остальной части наклонной стенки для изменения угла, под которым она соединяется с вершиной 114. Точно так же как показано на заслонке 110b, жалюзи плоского листа изгибание требуется только для того, чтобы просто отклонить их от плоскости листов. Жалюзи типа 108с и 110с могут иметь множественные изгибы, включая участки, которые перпендикулярны боковым стенкам. Заслонка 108d или ее часть могут быть направлены к задней кромке 118. Чтобы образовать жалюзи, нет необходимости удалять участки гофрированных или плоских листов. Достаточно вырубки или выштамповки листов и изгибания или какого-либо иного способа образования жалюзи, например с помощью формовки. В другом варианте осуществления при образовании жалюзи 110 удаляют участок плоского листа, как это было ранее описано в отношении жалюзи 108 гофрированного листа. В некоторых вариантах осуществления изобретения существует одна конструкция для всех жалюзи 108 и другая конструкция для всех жалюзи 110, а все каналы для прохода текучей среды будут иметь один и тот же созданный таким образом маршрут для потока текучей среды. Однако в обсуждаемом изобретении ничего из этого не требуется. Например, маршруты для потоков текучей среды могут быть различными в любом или во всех каналах для потока текучей среды, в особенности в крайних или конечных каналах потоков текучей среды. В любом или во всех каналах для потоков текучей среды во влагоотделителе могут использоваться различные гофрированные листы, отличающиеся, например, по высоте, которая равна расстоянию между плоскими листами, и/или по количеству гофров в канале для потока текучей среды. Жалюзи могут изменяться в пределах одного канала потока и/или между каналами потоков, как по количеству, так и по расположению, размерам, ориентации и геометрии. В некоторых вариантах осуществления гофрированные листы и/или плоские листы по существу параллельны, вследствие чего ширина канала потока текучей среды является практически постоянной. В других вариантах осуществления листы имеют наклон, вследствие чего канал для потока текучей среды суживается. Канал протока жидкости может сужаться в направлении к входу или выходу для пара и/или в направлении к выходу для жидкости или к противоположной стороне. Например, в желаемом направлении может сужаться высота гофрированного листа. Таким образом, описываемое изобретение, в котором уложенные слоями листы образуют самоподдерживающиеся каналы для потоков текучей среды, может охватывать бесчисленное множество вариантов жалюзи и каналов для потоков.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг.6А и 6В, влагоотделитель 202 содержит множество гофрированных листов 202 и единственный плоский лист 204, помещенный в виде прослойки между каждой парой гофрированных листов 202. Влагоотделитель 200 аналогичен влагоотделителю 100, описанному в первом варианте осуществления; и при этом гофрированные листы 202 имеют образованные в них жалюзи и образуют самоподдерживающиеся каналы для текучей среды между входом и выходом 212 для пара. Также аналогично первому варианту осуществления для влагоотделителя 200 необходимо, чтобы проходящая через него парожидкостная смесь несколько раз изменяла направление, заставляя жидкость отделиться от пара. Однако плоские листы 204 не имеют жалюзи, что позволяет иметь влагоотделитель, имеющий более простую разделительную конструкцию. На фиг.6В иллюстрируется послойная укладка для двух каналов для текучей среды и распределителей потока у входа и выхода для пара. На фиг.6А показаны три канала для потока текучей среды с различными конструкциями жалюзи. Канал I имеет жалюзи 208, подобные жалюзи 108 в первом варианте осуществления, которые также служат для снижения перепада давления в канале для текучей среды. Канал II иллюстрирует вариант, в котором жалюзи 208а скруглены или искривлены для того, чтобы снизить перепад давления в канале для текучей среды. Жалюзи 208b в канале III имеют один изгиб и плоский участок, который параллелен плоским листам 204.
Еще один вариант осуществления, в котором единственный плоский лист 204 помещенный в качестве прослойки между каждой парой гофрированных листов 202, показан на фиг.7А и 7В. В этом варианте осуществления, который включает в себя прямоугольные гофрированные листы 202, имеющие жалюзи 208, плоские листы 204 также имеют жалюзи 210. Как это проиллюстрировано на заслонках 210, изобретение распространяется на различные жалюзи одного листа или лопасти, располагающиеся в различных проточных каналах влагоотделителя 200. Как это проиллюстрировано на самом верхнем плоском листе 204 без жалюзи, для изобретения не требуется, чтобы все проточные каналы и/или листы были идентичными.
Показанный на фиг.8А влагоотделитель 300 согласно третьему варианту осуществления изобретения, включает в себя множество гофрированных листов 302 и плоский лист 304, помещенный в качестве прослойки между каждой парой гофрированных листов 302. Гофрированные листы 302 не имеют образованных в них жалюзи или проходов для текучей среды и, таким образом, по существу не имеют отверстий. Плоские листы 304, лучше всего показанные на фиг.8В, включают образованные в них жалюзи 310, наклоненные в чередующихся направлениях, следуя наклону смежных гофров и образуя, таким образом, карманы между жалюзи 310 и стенками гофрированных листов 302. Пространства, оставленные жалюзи 310, обеспечивают проходы для потока текучей среды от передних кромок 316 к задним кромкам 318 вблизи выхода 312 для пара, в то время как синусоидальная форма гофрированных листов 302 и карманов, образованных жалюзи 310, заставляет поток несколько раз менять направление во время прохождения через влагоотделитель 300 и, таким образом, заставляет жидкость отделяться от пара. Подобно первому и второму вариантам осуществления, штабель нанесенных слоями гофрированных листов 302 и плоских листов 304 является самоподдерживающимся и для удержания листов вместе достаточно какого-либо наружного корпуса. Как и в других вариантах осуществления, листы могут быть помещены в наружный корпус, либо же наружный корпус можно образовать вокруг уложенных слоями листов. Для поддержания зазоров между уложенными в штабель листами и/или для образования жалюзи 310 не требуется никаких распорок, сварки или скрепляющей арматуры.
Следует особо отметить, что можно представить себе множество отличных от указанных вариантов изобретения. Например, можно образовывать каналы для текучей среды, препятствующие проходу текучей среды между каналами внутри влагоотделителя. В других вариантах осуществления в листах могут быть отверстия, позволяющие текучей среде проходить между каналами для потоков текучей среды. Либо же плоские листы 104а и 104b первого варианта осуществления могут быть сориентированы таким образом, чтобы образование жалюзи 110 в смежных каналах для потоков текучей среды перекрывало одно другое, чтобы позволить потоку текучей среды проходить между каналами для текучей среды. В еще одном варианте осуществления, в котором поток текучей среды между смежными каналами не желателен, а жалюзи 110 перекрываются для создания отверстия между смежными проточными каналами, простым выходом является помещение не имеющего отверстий плоского листа в качестве прослойки между смежными плоскими листами 104а и 104b.
Следует также отметить, что материалы для изготовления влагоотделителя могут содержать металл стандартной толщины в пределах от 7 до 30 единиц стандартной шкалы. Толщина металла, используемого в случае конкретных применений, будет зависеть от ряда факторов, включая прочность металла и его состав. Материалы для изготовления влагоотделителей могут быть самыми разнообразными: углеродистая сталь, нержавеющие стали, алюминий, титан, сплавы, композиты, полимерные материалы, включая армированную пластмассу, и т.д. Устройство может быть изготовлено из одного материала, например из металла нестандартного сортамента или же, в альтернативных случаях, из комбинации материалов. Толщина материала в пределах влагоотделителя может быть разной. Например, листы могут иметь одну толщину, а корпус - другую толщину. Листы также могут иметь разную толщину. Материалы выбираются таким образом, чтобы они были совместимы с паром и жидкими композициями, другими материалами, используемыми для конкретных применений, и рабочими условиями.
1. Парожидкостной сепаратор (100), содержащий:
a) множество гофрированных листов (102, 202, 302);
b) множество практически плоских листов (104а, 104b, 204, 304); и
c) наружный корпус, удерживающий вместе гофрированные листы и плоские листы;
в котором, по меньшей мере, один из гофрированных или плоских листов, или, по меньшей мере, один из как гофрированных, так и плоских листов включают в себя образованные на них жалюзи (108, 110), выполненные за одно целое с листом и формирующие отверстия в листе, обеспечивающие проходы для потока текучей среды, отличающийся тем, что листы уложены послойно таким образом, чтобы образовать, по меньшей мере, один извилистый канал для потока текучей среды через устройство.
2. Парожидкостной сепаратор по п.1, в котором каждый из указанных гофрированных листов (102, 202, 302) содержит, по меньшей мере, одну образованную на нем жалюзи (108, 208) и, по меньшей мере, один из указанных практически плоских листов (104а, 104b, 204, 304) уложен между каждой парой указанных гофрированных листов.
3. Парожидкостной сепаратор по п.1, в котором каждый из указанных практически плоских листов (104а, 104b, 204, 304), содержит, по меньшей мере, одну образованную на нем жалюзи (110, 210, 310) и, по меньшей мере, один из указанных гофрированных листов (102, 202, 302) уложен между каждой парой указанных практически плоских листов.
4. Парожидкостной сепаратор по пп.1, 2 или 3, в котором гофрированные листы, плоские листы и образованные на них жалюзи определяют границы самоподдерживающихся каналов для потоков текучей среды.
5. Парожидкостной сепаратор по пп.1, 2 или 3, содержащий кроме того вход, выход (112) для пара и выход для жидкости, причем канал для потока текучей среды обеспечивает связь текучей среды между входом и выходами.
6. Парожидкостной сепаратор по п.5, содержащий кроме того распределитель потока, расположенный вблизи входа и/или выхода для пара и/или выхода для жидкости.
7. Парожидкостной сепаратор по п.5, содержащий, кроме того, практически не имеющую отверстий плиту (113), которая проходит по верхней части выхода для пара.
8. Парожидкостной сепаратор по пп.1, 2 или 3, в котором гофрированные листы сориентированы практически параллельно один другому.
9. Парожидкостной сепаратор по пп.1, 2 или 3, в котором как гофрированные, так и плоские листы содержат образованные на них жалюзи, при этом жалюзи гофрированных листов направлены в сторону, противоположную направлению жалюзи плоских листов.
10. Способ изготовления парожидкостного сепаратора лопастного типа, включающий:
a) выполнение множества гофрированных листов (102, 202, 302) и множества практически плоских листов (104а, 104b, 204, 304), причем гофрированные и плоские листы имеют переднюю кромку (116) и заднюю кромку (118);
b) выполнение жалюзи (108, 110), по меньшей мере, в одном из гофрированных листов или в одном из плоских листов или, по меньшей мере, как в одном из гофрированных, так и в одном из плоских листов, формирующих отверстия в листе, обеспечивающие проходы для потока текучей среды;
c) послойную укладку гофрированных листов и плоских листов таким образом, чтобы расположение листов и образованных на них жалюзи сформировало, по меньшей мере, один извилистый канал для потока текучей среды от входа вблизи передней кромки листов до выхода пара вблизи задней кромки листов; и
d) совместное закрепление в корпусе расположенных слоями гофрированных и плоских листов.
