SU1398917A1 - Axial swirler of centrifugal separator - Google Patents

Description

139139

2.Осевой завихритель по п.1, о т- личающийс  те . что наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,5-0,7 диаметра завих- рител .2. The axial swirler according to claim 1, about t. that the outer diameter of the expanded end of the diffuser is 0.5-0.7 of the diameter of the swirler.

3.Осевой завихритель по пп.1 и 2, отличающийс  тем, что в боковой поверхности втулки выполнены радиальные отверсти , а суженный конец диффузора выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутренного диаметра осевого отверсти  втулки,3.Axial swirler according to claims 1 and 2, characterized in that radial holes are made in the side surface of the sleeve, and the narrowed end of the diffuser is made with an internal diameter smaller than the internal diameter of the axial hole of the sleeve,

4.Осевой завихритель по п.З, отличающийс  тем, что радиальные отверсти  расположены между лопаст ми.4. An axial swirler according to claim 3, characterized in that the radial holes are located between the blades.

5.Осевой завихритель по п. 3, отличающийс  тем, что радиальные отверсти  расположены за выходными концами лопастей.5. The axial swirler according to claim 3, characterized in that the radial holes are located behind the exit ends of the blades.

6.Осевой завихритель по пп. 1-5, отличающийс  тем, что расширенный конец диффузора расположен на рассто нии от выходных концов лопастей , равном 0,2-1,0 диаметра за- вихрител .6. Axial swirl on PP. 1-5, characterized in that the expanded end of the diffuser is located at a distance from the exit ends of the blades equal to 0.2-1.0 of the diameter of the swirl.

7.Осевой завихритель по пп.1 -6, отличающийс  тем, что в обтекателе выполнено наклонное отверстие , расположенное в точке пересечени  внутренней поверхности обтекател  с осью завихрител .7.Axial swirler according to claims 1-6, characterized in that an oblique opening is made in the fairing, which is located at the intersection point of the inner surface of the fairing with the axis of the swirler.

1one

Изобретение относитс  к устройствам дл  сепарации газа и жидкости в закрученном потоке и может быть применено в различных отрасл х народног хоз йства, например в химической, нефтегазовой, пищевой промышленностиThe invention relates to devices for the separation of gas and liquid in a swirling flow and can be applied in various parts of the national economy, for example in the chemical, oil and gas, food industry.

Известен осевой завихритель, установленный в вихревом пылеуловителе таким образом, что проход ща  через его центр трубка соедин ет зону осаждени  с зоной разрежени  завихрител  дл  улучшени  сепарации фаз.An axial swirler is installed in a swirling dust collector in such a way that a tube passing through its center connects the precipitation zone to the swirling vacuum zone to improve phase separation.

Недостатком такого завихрител   вл етс  многоэлементность и громозд кость конструкции.The disadvantage of such a swirler is the multi-element and cumbersome bone structure.

Известен также осевой завихритель лопасти которого имеют сквозные радиальные каналы, на входе установлен сферический обтекатель, а на выходе конический сужающийс  обтекатель.Also known is an axial swirler whose blades have through radial channels, a spherical fairing is installed at the entrance, and a conical tapered fairing is installed at the entrance.

Недостатком этого завихрител   вл етс  наличие конического обтекател , по поверхности которого сепарируемые капли жидкости поступают в центральную зону вихр , вследствие чего мелкие капли проскакивают в се- парационную зону.The disadvantage of this swirler is the presence of a conical cone, on the surface of which the separated liquid droplets enter the central zone of the vortex, as a result of which small droplets slip into the separation zone.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- мому результату  вл етс  осевой завихритель дл  центробежной сепарации фаз газокидкостной смеси, содержащий полую втулку с обтекателем на входClosest to the proposed technical essence and the achieved result is an axial swirler for centrifugal separation of the phases of the gas-oxide mixture containing a hollow sleeve with a fairing at the entrance

ном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и выполненный в лопасти сквозной канал, вход щий внутрь втулки.an end and an axial bore at the exit end, inclined blades mounted on the side surface of the sleeve, and a through channel formed in the blade and entering the inside of the sleeve.

Дл  рециркул ции сепарируемого газа используетс  зона разрежени , создаваема  по оси завихрител , а подвод газа на рециркул цию осуществл етс  через каналы лопаток в полость втулки. Полости лопатов к отдельных случа х могут располагатьс  нормально или тангенциально к внутренней поверхности центральной втулки .To recirculate the gas to be separated, a rarefaction zone created along the axis of the swirler is used, and the gas for recirculation is supplied through the channels of the blades into the cavity of the sleeve. The cavities of the shovels to individual cases may be located normally or tangentially to the inner surface of the central sleeve.

Недостатком известного завихрител   вл етс  слаба  крутка капель жидкости, проскочивших с рециркули- руемым газом. Эта слаба  крутка вызывает необходимость значительного удалени  сигарообразной кормовой части завихрител  от сепарационного узла дл  отвода отсепарированной пленки жидкости, так что общий продольный габарит сепаратора составл ет 16 калибров (внешних диаметров) завихрител . Следствием этого  вл етс  снижение эффективности сепарации, вызываемое затуханием крутки потока газа на значительном удалении от завихрител .A disadvantage of the known swirler is the weak twist of liquid droplets that have leaked with the recirculated gas. This weak twist necessitates significant removal of the cigar-shaped aft swirler from the separation unit to remove the separated liquid film, so that the total longitudinal dimension of the separator is 16 calibers (external diameters) of the swirler. The consequence of this is a decrease in the separation efficiency caused by the attenuation of the twist of the gas stream at a considerable distance from the swirler.

Недостаток устройства - накопление жидкости в полости втулки при The disadvantage of this device is the accumulation of fluid in the cavity of the sleeve when

тановке аппарата, что требует дополнительных затрат греющего пара и промывочной жидкости при ревизии и ремонте аппарата.installation of the device, which requires additional costs of heating steam and flushing fluid during the audit and repair of the device.

Цель изобретени  - обеспечение высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритов сепаратора за счет интенсификации отвода жидкости к стенке сепаратора.The purpose of the invention is to ensure high separation efficiency while reducing the size of the separator due to the intensification of the drainage of liquid to the wall of the separator.

Поставленна  цель достигаетс  тем что осевой завихритель центробежного сепаратора, содержащий полую втулку с обтекателем на входном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и вьшолнен- ный в лопасти сквозной канал, вход щий внутрь втулки, снабжен диффузором , присоединенным к выходному кон- цу втулки.The goal is achieved by the fact that an axial swirler of a centrifugal separator containing a hollow bushing with a nose cone at the inlet end and an axial bore at the output end, mounted on the side surface of the bushing, has inclined blades and a through channel into the blades that is inside the bushing and is fitted with a diffuser to the output end of the sleeve.

Кроме того, наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,5- 0,7 диаметра завихрител .In addition, the outer diameter of the expanded end of the diffuser is 0.5 to 0.7 of the diameter of the swirl.

В боковой поверхности втулки вы- полнены радиальные отверсти , а суженный конец диффузора выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра осевого отверсти  втулки.The radial holes are made in the side surface of the sleeve, and the narrowed end of the diffuser is made with an internal diameter smaller than the internal diameter of the axial hole of the sleeve.

Радиальные отверсти  в боковой поверхности втулки могут быть расположены между лопаст ми или за их выходными концами.Radial holes in the side surface of the sleeve may be located between the blades or behind their exit ends.

Кроме того, расширенный конец диф- фузора расположен на рассто нии от выходных концов лопастей, равном 0,2- ,0 диаметра завихрител .In addition, the expanded end of the diffuser is located at a distance from the exit ends of the blades of 0.2-, 0 diameter of the swirler.

В обтекателе вьшолнено наклонное отверстие, расположенное в точке пе- ресечени  внутренней поверхности обтекател  с осью завихрител .In the fairing there is an inclined hole located at the intersection point of the inner surface of the fairing with the axis of the swirler.

На фиг, 1 показан осевой завихритель с диффузором, продольный разрез; на фиг. 2 - верхн   часть завихрите- л  с диффузором и радиальными отверсти ми между лопаст ми; на фиг. 3 - завихритель с радиальными отверсти ми , расположенными за выходными кан- цами лопастей, и наклонным отверсти- ем в обтекателе.Fig, 1 shows an axial swirl with a diffuser, a longitudinal section; in fig. 2 - upper part of the vortex with a diffuser and radial holes between the blades; in fig. 3 - swirler with radial holes located behind the exit edges of the blades and the inclined hole in the fairing.

Завихритель состоит из полой втулки 1 , на боковой поверхности которой укреплены наклонные лопасти 2 соThe swirler consists of a hollow sleeve 1, on the side surface of which there are reinforced inclined blades 2 with

сквозным каналом 3, вход щим внутрь through channel 3 going in

втулки в ее осевой канал 4. На выходном конце втулки установлен диффузор 5, имеющий суженный конец 6 и расширенный конец 7. Суженный конецsleeve in its axial channel 4. At the output end of the sleeve has a diffuser 5, having a tapered end 6 and an extended end 7. The tapered end

6 диффузора может образовывать выступ6 diffuser can form a projection

8по отношению к выходному отверстию8 with respect to the outlet

9канала 4. Перед выступом 8 во втулке 1 могут быть вьшолнены радиальные отверсти  10, расположенные между лопаст ми 2, или отверсти  11, расположенные на выходном конце втулки9 channels 4. In front of the protrusion 8, the radial holes 10 located between the blades 2 or the holes 11 located at the output end of the sleeve may be drilled in the sleeve 1.

1 за выходными концами лопастей 2. Изогнутое дно обтекател  12, прикрепленного к втулке 1, может иметь наклонное отверстие 13, расположенное в точке пересечени  внутренней поверхности обтекател  с осью завихрител .1 behind the exit ends of the blades 2. The curved bottom of the spinner 12 attached to the sleeve 1 may have an inclined hole 13 located at the intersection point of the inner surface of the spinner with the swirl axis.

Завихритель работает следующим образом.The swirl works as follows.

Поток капель жидкости вместе с газом направл етс  на завихритель. Проход  завихритель, поток закручиваетс  и продолжает дальнейшее движение в форме закрученной струи. В направлении продольной оси завихрител  образуетс  зона пониженного давлени  . Отводимый из зоны сепарации газ с увлекаемыми капл ми жидкости самотеком поступает на рециркул цию через сквозные каналы 3 в лопаст х завихрител  в канал 4 и в виде вращающейс  струи выходит через суженный конец 6 диффузора 5, Капли жидкости в простейшем варианте отбрасываютс  на внутреннюю стенку диффузора и срываютс  в поток с расширенного конца 7.The flow of liquid droplets together with the gas is directed to the swirl. The passage swirler, the flow twists and continues further movement in the form of a swirling jet. In the direction of the longitudinal axis of the swirler, a zone of reduced pressure is formed. The gas withdrawn from the separation zone with entrained liquid droplets flows by gravity to recirculation through the through channels 3 into the swirl blade in channel 4 and in the form of a rotating jet leaves through the narrowed end 6 of the diffuser 5. break into the stream from the extended end 7.

Дл  более надежной сепарации капель , внесенных рециркулируемым потоком , служат отверсти  10, Причем расположение отверстий 10 между лопаст ми завихрител  способствует менее интенсивному отводу жидкости с частью газа, чем в случае расположени  отверстий 11 за выходными концами лопастей завихрител .For a more reliable separation of droplets introduced by the recirculated flow, the holes 10 serve. Moreover, the arrangement of the holes 10 between the swirl blades contributes to a less intensive removal of liquid with a part of the gas than if the holes 11 are located behind the swirl blades.

В центре завихрител  образуетс  вихрь, захватьгоающий капли жидкости с изогнутого дна обтекател  12. Через отверстие 13 капли жидкости сдуваютс  вход щим потоком к стенке канала 4 и далее сепарируютс  в -закрученном потоке.A vortex is formed in the center of the swirler, capturing liquid droplets from the curved bottom of the spinner 12. Through the opening 13, liquid droplets are blown off by the incoming flow to the wall of channel 4 and then separated in a twisted flow.

Капли жидкости из основного потока в самом завихрителе не отбрасываютс  на периферию под действием центробежных сил, ибо силы турбулентных пульсаций и вихревые вторичные течени  в межлопаточном пространстве преп тствуют этому. Некотора  часть капель жидкости из основного потока по центральной втулке вьшоситс  по диф10Drops of liquid from the main flow in the swirler itself are not dropped to the periphery under the action of centrifugal forces, since the forces of turbulent pulsations and vortex secondary flows in the interscapular space prevent this. Some part of the liquid droplets from the main flow through the central bushing is indicated by diff

5139891751398917

уэору 5 к его концу 7 и далее закруенной струей срываетс  в виде конусообразного веера капель. Благодар  величению диаметра конца 7 по срав- нению с диаметром цилиндрического канала 4 удаетс  сократить путь капи до стенки вихревой камеры, т.е. тем самым сократить требуемый проольный габарит сепарационного устойства .Uoru 5 to its end 7 and then curled down in a cone-shaped fan of droplets. Due to the magnitude of the diameter of the end 7 compared to the diameter of the cylindrical channel 4, it is possible to shorten the drip path to the wall of the vortex chamber, i.e. thereby reducing the required overall clearance of the separation device.

Большой диаметр диффузора не должен резко сжимать закрученный поток, поэтому его размеры должны быть несколько больше центрального вихревого г  дра. Дл  оптимальньте условий крутки потока, когда при минимальных энергозатратах обеспечиваетс  устойчива  сепараци  фаз, больший диаметр диффузора составл ет 0,5-0,7, ближе 20 к 0,7.The large diameter of the diffuser should not sharply compress the swirling flow; therefore, its dimensions should be somewhat larger than the central swirling core. For optimal conditions of the twist of the flow, when at the minimum energy consumption, stable phase separation is provided, the larger diameter of the diffuser is 0.5-0.7, closer than 20 to 0.7.

Дп  оптимальной крутки потока достаточно иметь угол наклона лопастей к продольной оси эавихрител  от 20 до 45. В этом случае установка диффузора не должна вли ть на увеличение гидравлического сопротивлени , поскольку он размещаетс  в центральной зоне закрученной струи без пережима основного периферийного  дра потока. Так, например., сравнительные испытани  бронзовой отливкц завихри- тел  диаметром 100 мм,, снабженного ев тью винтовыми лопаст ми с шагом образующей 450 мм и параболическим иффузором на выходе 0,54 Д или насадком 0,6 Д, показали, что форма иффузора не сказываетс  на гидравическом сопротивлении потоку. При этом по сравнению с известным предагаемому завихрителю удаетс  сократить общую прот женность сепарационного элемента до 3,7 калибра завих- рител , т,е, в 4,3 раза.Dp of optimal twist of flow is sufficient to have the angle of inclination of the blades to the longitudinal axis of the evacuer from 20 to 45. In this case, the installation of the diffuser should not affect the increase in hydraulic resistance, since it is located in the central zone of the swirling jet without pinching the main peripheral core of the flow. Thus, for example, comparative tests of bronze castings of swirls with a diameter of 100 mm, equipped with ew screw blades with a pitch of 450 mm and a parabolic luffer at an output of 0.54 D or a nozzle of 0.6 D, showed that affects the hydraulic resistance to flow. At the same time, in comparison with the known predicted swirler, it is possible to reduce the total length of the separation element to 3.7 gauge swirler, t, e, by 4.3 times.

2525

30thirty

3535

4040

ме и во зо ни ниme and zo neither

ве пр ко вм ти в all right

п в кp to k

о а ш эф ниoh shh no

н к кn to

п з сп з с

При уменьшении соотношени  диамат- ,с счет интенсификации отвода жидкостиWith a decrease in the ratio of diamat-, due to the intensification of drainage

ра диффузора к диаметру завихрител ra diffuser to swirl diameter

к стенке сепаратора.to the wall of the separator.

г 0 g 0

5five

00

5five

00

менее 0,5 ослабл етс  крутка потока и эффективность сепарации снижаетс . Увеличение соотношени  более 0,7 приводит к перекрытию сечени  активной зоны струи, а это влечет к увеличению гидравлических потерь и ухудшению сепарации за счет вихревых выбросов в центр струи.less than 0.5, the flow twist is weakened and the separation efficiency is reduced. An increase in the ratio of more than 0.7 leads to the overlap of the cross section of the jet core, and this leads to an increase in hydraulic losses and deterioration of separation due to vortex emissions into the center of the jet.

Выполнение отверстий в боковой поверхности втулки в межлопаточном пространстве в сочетании с суженным концом диффузора позвол ет отводить вместе с частью газа, проход щего через эти отверсти , капельки жидкости в периферийную зону струи ближе в стенке сепаратора.Making holes in the side of the sleeve in the interscapular space, in combination with the narrowed end of the diffuser, allows, together with a portion of the gas passing through these holes, to drop liquid droplets into the peripheral zone of the jet closer to the wall of the separator.

Дп  более интенсивного отсоса капелек жидкости из втулки отверсти  во втулке смещены к выходному ее концу за выходные концы лопастей.Dp more intense suction of liquid droplets from the sleeve the holes in the sleeve are shifted to its output end for the output ends of the blades.

Диффузор выступает за срез завих- рител  на 0,2-1 Д. Меньшее значение относитс  к большим диаметрам завих- рителей с большим числом лопастей, а большее - к малым диаметрам. Уменьшение этого соотношени  ухудшает эффективность сепарации, а увеличение его приводит к возрастанию продольного габарита.The diffuser stands for a swirl slice of 0.2–1 d. The smaller value refers to large diameters of the swirlers with a large number of blades, and the larger value to small diameters. A decrease in this ratio impairs the separation efficiency, and an increase in it leads to an increase in the longitudinal dimension.

Расположение в обтекателе наклонного отверсти  способствует не только сливу жидкости при остановке аппарата , но также обеспечивает сдувание капель из центра на стенку втулки ДПЯ улучшени  сепарации при работе устройства.The location in the fairing of an inclined hole contributes not only to the discharge of fluid when the apparatus is stopped, but also ensures that the droplets are blown from the center to the wall of the DPJ hub to improve separation during operation of the device.

Основным технико-экономическим преимуществом предлагаемого осевого завихрител   вл етс  обеспечение высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритов сепаратора заThe main technical and economic advantage of the proposed axial swirler is to ensure high separation efficiency while reducing the size of the separator for

к стенке сепаратора.to the wall of the separator.

.Фиг . 2.Fig. 2

Claims (7)

1. ОСЕВОЙ ЗАВИХРИТЕЛЬ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА, содержащий полую втулку с обтекателем на входном конце и осевым отверстием на выходном конце, укрепленные на боковой поверхности втулки наклонные лопасти и выполненный в лопасти сквозной канал, входящий внутрь втулки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высокой эффективности сепарации при уменьшении габаритов сепаратора за счет интенсификации отвода жидкости к стенке сепаратора, он снабжен диффузором, присоединенным к выходному концу втулки.1. AXIAL CENTRIFUGAL SEPARATOR SWIRLER, comprising a hollow sleeve with a cowl at the input end and an axial hole at the output end, inclined blades mounted on the side surface of the sleeve and a through channel made into the blades entering the sleeve, characterized in that, in order to ensure high efficiency separation while reducing the dimensions of the separator due to the intensification of the drainage of fluid to the wall of the separator, it is equipped with a diffuser attached to the output end of the sleeve. SU ... 1398917SU ... 1398917 2. Осевой завихритель по п.1, о пинающийся тем . что наружный диаметр расширенного конца диффузора равен 0,5-0,7 диаметра завихрителя.2. The axial swirler according to claim 1, about kicking so. that the outer diameter of the expanded end of the diffuser is equal to 0.5-0.7 diameter of the swirl. 3. Осевой завихритель по пп.1 и 2, отлич ающий ся тем, что в боковой поверхности втулки выполнены радиальные отверстия, а суженный конец диффузора выполнен с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра осевого отверстия втулки.3. The axial swirler according to claims 1 and 2, characterized in that radial holes are made in the side surface of the sleeve and the narrowed end of the diffuser is made with an inner diameter smaller than the inner diameter of the axial hole of the sleeve. 4. Осевой завихритель по п.З, отличающийся тем, что радиальные отверстия расположены между лопастями.4. The axial swirler according to claim 3, characterized in that the radial holes are located between the blades. т-t- 5. Осевой завихритель по п. 3, отличающийся тем, что радиальные отверстия расположены за выходными концами лопастей.5. The axial swirler according to claim 3, characterized in that the radial holes are located beyond the outlet ends of the blades. 6. Осевой завихритель по пп. 1-5, отличающийся тем, что расширенный конец диффузора расположен на расстоянии от выходных концов лопастей, равном 0,2-1,0 диаметра завихрителя.6. The axial swirler according to paragraphs. 1-5, characterized in that the expanded end of the diffuser is located at a distance from the output ends of the blades, equal to 0.2-1.0 of the diameter of the swirl. 7. Осевой завихритель по пп.1 -6, отличающийся тем, что в обтекателе выполнено наклонное отверстие, расположенное в точке пересечения внутренней поверхности обтекателя с осью завихрителя.7. The axial swirler according to claims 1 to 6, characterized in that an inclined hole is made in the fairing, located at the intersection of the inner surface of the fairing with the axis of the swirl.