RU2372146C1 - Two-phase flow centrifugal separator - Google Patents
Two-phase flow centrifugal separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372146C1 RU2372146C1 RU2008144282/15A RU2008144282A RU2372146C1 RU 2372146 C1 RU2372146 C1 RU 2372146C1 RU 2008144282/15 A RU2008144282/15 A RU 2008144282/15A RU 2008144282 A RU2008144282 A RU 2008144282A RU 2372146 C1 RU2372146 C1 RU 2372146C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inner cylinder
- slots
- gas
- cylinder
- flow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cyclones (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкциям возвратно-прямоточных сепараторов, которые применяются в процессах очистки природного газа, разделения двухфазных сред, преимущественно газ-жидкость, и может найти применение во всех технологических процессах в нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслях промышленности.The invention relates to the design of back-flow separators, which are used in the processes of natural gas purification, separation of two-phase media, mainly gas-liquid, and can find application in all technological processes in the oil, gas, chemical and other related industries.
Известен пылеуловитель для сухой инерционной очистки газов от пыли, содержащий цилиндроконический корпус, тангенциально расположенный под углом 11° к горизонтали входной патрубок и соосно подсоединенный выходной патрубок (Патент РФ №2260476, МПК В04С 5/103, опубл. 20.09.2005 г.). В центральной части корпуса соосно расположена винтовая вставка в виде полосы с отогнутым внутрь нижним концом с образованием желоба, прикрепленная к цилиндрической части корпуса, при этом радиус спирали зависит от размера улавливаемых частиц. Поток запыленного воздуха подается в циклон через тангенциальный патрубок и поступает в центральную часть корпуса, где под действием центробежных сил частицы пыли прижимаются к стенкам корпуса и затем, под действием силы тяжести, опускаются вниз. Мелкодисперсные частицы пыли касаются стенки винтовой вставки и по желобу опускаются к пылевыгрузному патрубку, расположенному в нижней части корпуса.Known dust collector for dry inertial cleaning of gases from dust, containing a cylindrical housing, tangentially located at an angle of 11 ° to the horizontal inlet pipe and coaxially connected outlet pipe (RF Patent No. 2260476, IPC
Недостатком данной конструкции пылеуловителя является то, что лишь незначительная часть мелкодисперсных частиц будет осаждаться на поверхностях винтовой вставки. Между витками винтовой линии имеются значительные зазоры, поэтому запыленный газ проходит через них, при этом большая часть дисперсной фазы потока осаждается на внутренних стенках корпуса, при соударении со стенкой происходит отскок частиц и возвращение в поток, что увеличивает величину вторичного уноса и снижает эффективность улавливания мелкодисперсных частиц.The disadvantage of this design of the dust collector is that only a small part of the fine particles will be deposited on the surfaces of the screw insert. There are significant gaps between the turns of the helix, so a dusty gas passes through them, with most of the dispersed phase of the stream deposited on the inner walls of the housing, when it hits the wall, particles rebound and return to the stream, which increases the amount of secondary entrainment and reduces the efficiency of collecting finely dispersed particles.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является циклон-сепаратор для сухой очистки газов от пыли, содержащий соосно расположенные цилиндрический корпус с коническим днищем и внутренний цилиндр с коническим днищем с щелями постоянной или переменной ширины, заканчивающиеся у нижнего основания внутреннего конического днища, являющимися наклонными по отношению к вертикали с предельным углом (Патент РФ №2226128, МПК В04С 5/08, 5/10, опубл. 27.03.2004 г.). Корпус в верхней части снабжен тангенциально расположенным патрубком для ввода в аппарат запыленного газового потока и выхлопной трубой, а также патрубком для удаления пыли в нижней части. Пылегазовый поток по патрубку, установленному тангенциально к вертикальному цилиндрическому корпусу циклона-сепаратора, поступает во внутренний цилиндр с коническим днищем, при этом прямолинейное движение газового потока преобразуется во вращательное. При вращении пылегазового потока на твердые частицы действует центробежная сила и радиальная составляющая скорости частиц пыли, обеспечивающие одновременное движение твердых частиц к стенкам цилиндрического корпуса и конического днища. Твердые частицы проходят через щели и попадают в зазор между цилиндрическим корпусом с коническим днищем и внутренним цилиндром с коническим днищем, который выполняет для них роль ловушки.The closest to the claimed technical essence and the achieved result is a cyclone separator for dry dust cleaning of gases, containing coaxially arranged cylindrical body with a conical bottom and an inner cylinder with a conical bottom with slots of constant or variable width, ending at the lower base of the inner conical bottom, which are inclined with respect to the vertical with a limiting angle (RF Patent No. 2226128, IPC
Недостатком указанной конструкции является то, что снабжение циклона-сепаратора внутренним цилиндром с коническим днищем с щелями, выполняющим роль ловушки, сокращает вторичный унос, однако мелкодисперсные частицы, движущиеся вблизи оси канала, не доходят до сепарирующей поверхности, а уносятся в выхлопной патрубок, что приводит к высокой доле проскока частиц и снижению эффективности аппарата.The disadvantage of this design is that the supply of the cyclone-separator with an inner cylinder with a conical bottom with slots acting as a trap reduces secondary ablation, however, fine particles moving near the channel axis do not reach the separating surface, but are carried away into the exhaust pipe, which leads to to a high fraction of particle slip and a decrease in the efficiency of the apparatus.
Задачей изобретения является повышение эффективности улавливания из двухфазных потоков мелкодисперсных частиц.The objective of the invention is to increase the efficiency of capture from two-phase flows of fine particles.
Повышение эффективности процесса сепарации газа от дисперсной фазы достигается за счет уменьшения величины вторичного уноса мелкодисперсных капель жидкости, не отсепарированных на внутренней стенке цилиндрического корпуса, за счет их сепарации на внутренней стенке внутреннего цилиндра.An increase in the efficiency of the process of gas separation from the dispersed phase is achieved by reducing the secondary entrainment of finely dispersed liquid droplets not separated on the inner wall of the cylindrical body, due to their separation on the inner wall of the inner cylinder.
Также эффективное разделение газожидкостного потока обеспечивается за счет отвода части отсепарированной жидкости на внутренней поверхности внутреннего цилиндра через щели на внешнюю стенку внутреннего цилиндра в область, где горизонтальные скорости потока невелики и газовый поток не вызывает возмущений и вторичного уноса жидкости, а также исключения возможности отекания отсепарированной жидкости только по внутренней поверхности внутреннего цилиндра, в области с большими осевыми скоростями потока и с противоположным движением газового потока, что привело бы к вторичному уносу.Also, effective separation of the gas-liquid flow is ensured by draining a portion of the separated liquid on the inner surface of the inner cylinder through slots to the outer wall of the inner cylinder to an area where the horizontal flow velocities are small and the gas flow does not cause disturbances and secondary entrainment of the liquid, as well as eliminating the possibility of swelling of the separated liquid only along the inner surface of the inner cylinder, in the region with large axial flow velocities and with the opposite motion of call flow, which would lead to secondary entrainment.
Также эффективное разделение газожидкостного потока обеспечивается за счет снижения вторичного уноса капель жидкости, попавших на наклонные пластины и в щели, созданием запора для обратного движения капель жидкости установкой пластин под углом к образующей внутренней поверхности цилиндра по ходу движения газового потока, и ограничением верхних кромок щелей уступами.Effective separation of the gas-liquid flow is also ensured by reducing the secondary entrainment of liquid droplets falling on inclined plates and slots, by creating a constipation for the reverse movement of liquid droplets by installing the plates at an angle to the generatrix of the inner surface of the cylinder along the gas flow, and by limiting the upper edges of the cracks with steps .
За счет установки кольцевого желоба происходит оттеснение потока от внутренних стенок внутреннего цилиндра, тем самым снижение вертикальных скоростей вблизи внутренних стенок внутреннего цилиндра и улучшения условия осаждения капель на поверхности стенок.Due to the installation of the annular groove, the flow is pushed away from the inner walls of the inner cylinder, thereby reducing the vertical speeds near the inner walls of the inner cylinder and improving the conditions for the deposition of droplets on the surface of the walls.
Разворот потока также улучшает условия осаждения капель.The reversal of the flow also improves the conditions of precipitation of the droplets.
Повышение эффективности сепарации достигается также за счет эффективного удаления жидкости, попавшей на внутреннюю и внешнюю поверхность внутреннего цилиндра через кольцевой желоб для сбора жидкости, расположенный симметрично у нижней кромки внутреннего цилиндра, затем через переливные трубы в патрубок для удаления жидкости.Improving the separation efficiency is also achieved by efficiently removing liquid that has fallen onto the inner and outer surfaces of the inner cylinder through an annular fluid chute located symmetrically at the bottom edge of the inner cylinder, and then through overflow pipes into the nozzle to remove the liquid.
Указанная задача решается тем, что в центробежном сепараторе для разделения двухфазного потока, преимущественно газожидкостного, содержащем соосно расположенные цилиндрический корпус с коническим днищем и внутренний цилиндр с щелями, в верхней части которого расположен тангенциальный патрубок для ввода газожидкостного потока, патрубок для удаления жидкости в его нижней части, выхлопную трубу для отвода газа, согласно изобретению цилиндрический корпус снабжен вставкой, закрепленной на крышке цилиндрического корпуса, в виде полого обратного перфорированного конуса с центральной переливной трубой в нижней его части, расположенного внутри внутреннего цилиндра, щели размещены в шахматном порядке, при этом нижние кромки щелей внутреннего цилиндра снабжены пластинами, закрепленными под углом к образующей внутренней поверхности по ходу движения газового потока, а верхние кромки щелей ограничены уступами, причем у нижней кромки внутреннего цилиндра симметрично расположен кольцевой желоб с переливными трубами для сбора жидкости.This problem is solved in that in a centrifugal separator for separating a two-phase flow, mainly gas-liquid, containing a coaxially arranged cylindrical body with a conical bottom and an internal cylinder with slots, in the upper part of which there is a tangential nozzle for introducing a gas-liquid flow, a nozzle for removing liquid in its lower parts, an exhaust pipe for exhausting gas, according to the invention, the cylindrical body is equipped with an insert mounted on the cover of the cylindrical body, in the form of a hollow perforated cone with a central overflow pipe in its lower part located inside the inner cylinder, the slots are staggered, while the lower edges of the slots of the inner cylinder are provided with plates fixed at an angle to the generatrix of the inner surface along the gas flow, and the upper edges of the slots limited by ledges, and at the lower edge of the inner cylinder, an annular groove with overflow pipes for collecting fluid is symmetrically located.
Соотношение диаметров цилиндрического корпуса D и внутреннего цилиндра Dвн равно 2÷5. Размер отверстий на конической вставке d равен 0,01÷0,05 диаметра основания конической вставки Dкон.The ratio of the diameters of the cylindrical body D and the inner cylinder D int is 2 ÷ 5. The size of the holes on the conical insert d is equal to 0.01 ÷ 0.05 of the diameter of the base of the conical insert D con .
Схематично на чертеже изображен центробежный сепаратор для разделения двухфазного потока.Schematically, the drawing shows a centrifugal separator for separating a two-phase flow.
Центробежный сепаратор для разделения двухфазного потока содержит соосно расположенные цилиндрический корпус 1 с коническим днищем 2 и внутренний цилиндр 3 с щелями 4, в верхней части которого расположен тангенциальный патрубок для ввода газожидкостного потока 5, патрубок для удаления жидкости 6 в его нижней части, выхлопную трубу для отвода газа 7. Цилиндрический корпус 1 снабжен вставкой 8, закрепленной на крышке цилиндрического корпуса, в виде полого обратного перфорированного конуса, расположенного внутри внутреннего цилиндра, причем в нижней части вставка имеет центральную переливную трубу 9. Нижние кромки щелей 4 внутреннего цилиндра 3 снабжены пластинами 10, закрепленными под углом к образующей внутренней поверхности по ходу движения газового потока, а верхние кромки щелей ограничены уступами 11. У нижней кромки внутреннего цилиндра 3 симметрично расположен кольцевой желоб 12 для сбора жидкости с переливными трубами 13. Соотношение диаметров цилиндрического корпуса D и внутреннего цилиндра Dвн равно 2-5. Размер отверстий 14 на конической вставке d равен 0,01-0,05 диаметра основания конической вставки Dкон.The centrifugal separator for separating a two-phase flow contains a coaxially arranged
Устройство работает следующим образом. Газожидкостный поток через тангенциальный патрубок 5 поступает в цилиндрический корпус 1. При этом поток закручивается, крупные капли под действием центробежной силы падают на боковую поверхность цилиндрического корпуса 1 и стекают к коническому днищу 2, а затем удаляются через патрубок для удаления жидкости 6.The device operates as follows. The gas-liquid flow through the
По мере движения вниз происходит разворот газожидкостного потока в противоположную сторону вверх и он попадает в зазор между внутренним цилиндром 3 и конической вставкой 8. При этом скорость вращения потока резко увеличивается, что приводит к резкому увеличению центробежной силы, одновременно увеличиваются осевые скорости потока. Газожидкостные слои, которые были максимально удалены от боковой стенки цилиндрического корпуса 1, движутся вблизи внутренней стенки внутреннего цилиндра 3, а слои, которые двигались вдоль боковой стенки цилиндрического корпуса 1, максимально удалены от внутренней поверхности внутреннего цилиндра 3. Это позволяет мелкодисперсным неотсепарированным каплям, находящимся в удаленных слоях от стенки цилиндрического корпуса 1, отсепарироваться на внутреннюю стенку внутреннего цилиндра 3, стекать вниз и собираться в кольцевом желобе 12, расположенном с обеих сторон у нижней кромки внутреннего цилиндра 3.As you move down, the gas-liquid flow turns up in the opposite direction and it falls into the gap between the
Часть отсепарированной жидкости на внутренней поверхности внутреннего цилиндра 3, стекающей вниз, попадает в щели 4, затем - на внешнюю стеку внутреннего цилиндра 3 и далее стекает вниз в кольцевой желоб 12. В результате отсепарированная жидкость стекает по внутреннему цилиндру 3 в область, где горизонтальные скорости потока невелики и газовый поток не вызывает возмущений и вторичного уноса жидкости и направлен в сторону движения жидкости. Если бы отсепарированная жидкость стекала бы только по внутренней поверхности внутреннего цилиндра 3, то она столкнулась бы не только с большими осевыми скоростями потока, но и двигалась бы в противоположную сторону движения потока, что неминуемо привело к вторичному уносу. Из кольцевого желоба 12 отсепарированная жидкость стекает по переливным трубам 13 в коническое днище 2 и удаляется через патрубок 6.Part of the separated liquid on the inner surface of the
Газожидкостный поток, поднимаясь вверх, проходит через отверстия 14 в конической вставке 8, продолжает вращаться и удаляется через выхлопную трубу 7. При этом тангенциальные скорости и центробежные силы увеличиваются и происходит сепарация мелких капель жидкости, которые стекают в коническое днище 2 через центральную переливную трубу 9.The gas-liquid flow, rising upward, passes through the
Установка внутреннего цилиндра 3 позволяет уменьшить величину вторичного уноса мелкодисперсных капель жидкости, не отсепарированных на внутренней стенке цилиндрического корпуса 1 за счет их сепарации на внутренней стенке внутреннего цилиндра 3.The installation of the
Установка щелей 4 во внутреннем цилиндре 3 позволяет:The installation of
а) уменьшить вторичный унос жидкости, отсепарированной и стекающей на внутренней поверхности внутреннего цилиндра 3, за счет ее попадания в щели 4, затем на внешнюю стенку внутреннего цилиндра 3 в область, где горизонтальные скорости потока невелики и газовый поток не вызывает возмущений и вторичного уноса жидкости;a) reduce the secondary entrainment of the liquid separated and draining on the inner surface of the
б) исключить возможность отекания отсепарированной жидкости только по внутренней поверхности внутреннего цилиндра 3, в области с большими осевыми скоростями потока и в противоположную сторону движения потока, что привело бы к вторичному уносу.b) to exclude the possibility of swelling of the separated fluid only along the inner surface of the
Установка уступов 11 у верхних и наклонных пластин 10 у нижних кромок щелей 4 на внутреннем цилиндре 3 позволяет создать запор и исключить возможность вторичного уноса капель жидкости, попавших на наклонные пластины 10 и в щели 4 внутреннего цилиндра 3.The installation of
Установка кольцевого желоба 12 позволяет собирать жидкость, стекающую со стенок внутреннего цилиндра 3, и оттеснить поток от внутренних стенок внутреннего цилиндра 3, тем самым снизить вертикальные скорости газожидкостного потока вблизи внутренних стенок внутреннего цилиндра 3 и улучшить условия осаждения капель на поверхности стенок.Installing the
Предлагаемая конструкция центробежного сепаратора позволяет расширить сферу применения центробежных сепараторов, повысить эффективность разделения двухфазных потоков до 99,95%, она проста в изготовлении и может быть получена при реконструкции известных сепараторов, согласно изобретению путем создания на внутреннем цилиндре щелей, с нижними кромками которых соединены наклонные пластины, а верхние кромки которых ограничены уступами, и установки внутри внутреннего цилиндра конической вставки, закрепленной на крышке цилиндрического корпуса, в виде полого обратного перфорированного конуса, с центральной переливной трубой, установкой кольцевого желоба с переливными трубами для сбора жидкости, расположенного симметрично у нижней кромки внутреннего цилиндра.The proposed design of a centrifugal separator allows you to expand the scope of centrifugal separators, increase the efficiency of the separation of two-phase flows up to 99.95%, it is simple to manufacture and can be obtained by reconstructing the known separators according to the invention by creating slots on the inner cylinder with inclined lower edges plates, the upper edges of which are limited by ledges, and installations inside the inner cylinder of a conical insert mounted on the cover of a cylindrical core pus, in the form of a hollow inverse perforated cone, with a central overflow pipe, installation of an annular groove with overflow pipes for collecting fluid, located symmetrically at the lower edge of the inner cylinder.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008144282/15A RU2372146C1 (en) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | Two-phase flow centrifugal separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008144282/15A RU2372146C1 (en) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | Two-phase flow centrifugal separator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2372146C1 true RU2372146C1 (en) | 2009-11-10 |
Family
ID=41354623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008144282/15A RU2372146C1 (en) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | Two-phase flow centrifugal separator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2372146C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9353586B2 (en) | 2012-05-11 | 2016-05-31 | Mathena, Inc. | Control panel, and digital display units and sensors therefor |
USD763414S1 (en) | 2013-12-10 | 2016-08-09 | Mathena, Inc. | Fluid line drive-over |
RU2656304C2 (en) * | 2016-10-03 | 2018-06-04 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Ивановская Пожарно-Спасательная Академия Государственной Противопожарной Службы Министерства Российской Федерации По Делам Гражданской Обороны, Чрезвычайным Ситуациям И Ликвидации Последствий Стихийных Бедствий" (Ф | Cyclone-dust collector "pipe in a pipe" |
US10160913B2 (en) | 2011-04-12 | 2018-12-25 | Mathena, Inc. | Shale-gas separating and cleanout system |
-
2008
- 2008-11-10 RU RU2008144282/15A patent/RU2372146C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10160913B2 (en) | 2011-04-12 | 2018-12-25 | Mathena, Inc. | Shale-gas separating and cleanout system |
US9353586B2 (en) | 2012-05-11 | 2016-05-31 | Mathena, Inc. | Control panel, and digital display units and sensors therefor |
USD763414S1 (en) | 2013-12-10 | 2016-08-09 | Mathena, Inc. | Fluid line drive-over |
RU2656304C2 (en) * | 2016-10-03 | 2018-06-04 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Ивановская Пожарно-Спасательная Академия Государственной Противопожарной Службы Министерства Российской Федерации По Делам Гражданской Обороны, Чрезвычайным Ситуациям И Ликвидации Последствий Стихийных Бедствий" (Ф | Cyclone-dust collector "pipe in a pipe" |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2372146C1 (en) | Two-phase flow centrifugal separator | |
CN105413317A (en) | Liquid spray foam remover applied to rectifying tower | |
CN1513575A (en) | Vertical eyclone filtering dust collector | |
RU58380U1 (en) | VORTEX GAS-DYNAMIC SEPARATOR | |
RU2320395C2 (en) | High-efficiency liquid-and-gas separator | |
RU2379119C1 (en) | Centrifugal separator | |
RU2379121C1 (en) | Vortex centrifugal separator | |
RU58379U1 (en) | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR (OPTIONS) | |
CN202860347U (en) | Agglomerate cyclone separator | |
RU2221625C1 (en) | Small-sized highly-efficient separator | |
RU2379093C2 (en) | High performance cyclone for trapping of fine liquid and solid particles | |
JP2014188409A (en) | Moisture separator | |
RU2260470C1 (en) | Vortex-type dust collector | |
CN102872668B (en) | Agglomerate cyclone separator | |
CN203577547U (en) | Multiphase flow filtration separator | |
RU2244584C1 (en) | Small-sized high performance separator "kolibry" ("humming-bird") | |
RU2376054C1 (en) | Separator | |
RU2188062C1 (en) | Separator | |
RU2379120C1 (en) | Centrifugal return-uniflow separator | |
RU220965U1 (en) | Cyclone with conical insert | |
RU66972U1 (en) | GAS VORTEX VALVE SEPARATOR | |
RU2618708C1 (en) | Cyclone for purifying gas flow of liquid phase droplets | |
RU2299757C2 (en) | Screen-separator | |
CN103585845A (en) | Polyphase flow filtering separator | |
RU129848U1 (en) | CYCLONE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121111 |