CN87103470A - 加肋片的液滴分离器 - Google Patents

Abstract

用于分离气流中夹带的液滴的平行设置的分离器。它有带肋片的曲折形状的隔板(25)，其肋片(27)覆盖隔板上的每一处凸出折角(28)，形成迎着气流的收集槽(29)。每个肋片有一个平行于其支撑隔板(25)壁面的部分(27a、27b)，位于对应的折角(28)的上游侧和下游侧，并与壁面有一定间距。其后段逐渐靠拢壁面并沿一基线与之接合，该基线与下一个肋片的前缘同处于限定气流通道的两隔板的正交平面里。

Description

本发明关系到一种从气体流中分离夹带的液滴的装置，这种装置有外壳，其中有多道基本相互平行并具有锯齿形断面的隔板，各隔板间距均匀，板与板之间形成多条曲折迂回的气流通道。

本发明特别关系到这样的分离器，其中的隔板的每一个突出拐角上都有一块肋片，各肋片与支撑它的隔板一起构成迎向气流的敞口收集槽。

本发明特别适合于在核反应堆的自然循环蒸汽发生器中作高效清除器。

上述形式的气液分离器基本上是已知的。法国FR-A-1，541，045号文件涉及一种从气态流体中分离液体的装置，该分离器结构中有隔板或“叶片元件”形成一连串规则的凹凸弯折，每处凸弯上固定一个肋片，从该弯折处向气流方向伸展，用于收集或截住液体。

这种分离器虽然对收集在最小液滴尺寸界限以上的各种大小的液滴有很高效率，但也有对给定的流量造成很大压力降的缺点。

最小液滴尺寸界限是由分离器结构、气流速度以及相关的液体和气体特性参数等条件确定的所能完全清除的液滴的最小尺寸。

本发明的目的是对上述形式的分离器进行改进。具体的目的是提供一种给定的最小液滴尺寸界限条件下压力降小的高效气流分离器。

为此目的，本发明提供一种装置，该装置有一个外壳，其中有多道基本相互平行并有锯齿形水平横断面的隔板，隔板间距均匀，板与板之间形成迂回曲折的分离的气流通道，每一条气流通道都有一连串转弯，由限定该条通道的相邻两隔板上竖直的凹进折角和竖直的凸出折角形成。每一处竖直的凸出折角上还装有一块肋片，形成一道竖向伸展的槽。每一块这样的肋片都有个第一部分，覆盖在隔板的对应凸出折角上，与之相隔一定间距并基本上与之平行，其延伸长度为同一隔板上两个连续的折角（凹进和凸出折角）之间的距离的一部分，由此形成一个有迎向气流方向的前缘的收集槽。每个肋片还有一个第二部分，固定在支撑它的隔板上，该第二部分逐渐靠拢其支撑隔板，并从一条位于该肋片所覆盖的折角下游侧的“基线”开始与该支撑隔板相贴合，此基线与在该气流通道下游的下一个转弯处所装的另一个肋片的前缘基本上同在一个平面中，该平面与限定该气流通道的两相邻隔板基本上正交，该下游转弯处的另一个肋片装在该通道的另一侧隔板上。上述肋片的第一部分与支撑它的隔板有一定距离，并从其所覆盖的凸出折角的顶点向上游侧及下游侧各伸展一定距离。

本发明还提供一种从基本上沿水平方向流动的气流中分离所夹带的液滴的装置。这种装置有一个外壳，在外壳中按着均匀的间距设置多道有锯齿形水平横断面的隔板，板与板之间形成多条迂回曲折的气流通道。每一条通道都有一连串由限定该通道的相邻两隔板上的竖直的凹进折角与凸出折角共同形成的转弯。每一处竖直的凸出折角上还装有一块肋片，与其支撑隔板共同形成一道竖向延伸的敞口收集槽。在这个装置中，同一条气流通道中的所有肋片与其其各自对应的相对一侧的隔板有适当的间距，因而沿着该气流通道的全长有基本上不变的气流过流截面积。

一个有利的形式是，锯齿形截面的隔板或壁板的每一处折角都由一次弯折形成。

一个最好的形式是，每一个肋片有带一道折角部分的末端，这一部分的形状与在该肋片所覆盖的竖直凸出折角下游侧紧接的竖直凹进折角的形状相匹配，肋片则靠这一末端与其支撑隔板相连接。形成隔板折弯的每一个折角若为二面锐角比较有利。

为使各块曲折的隔板易于相互连接到一起，最好的形式是，在每块隔板的周边设置至少四个间隔元件。每个间隔元件一端有孔，另一端有一短销，该短销可插入相邻隔板上对应间隔元件的端孔中，以把相邻隔板组装起来，这样可保持各隔板之间的距离均匀。

上述隔板间距是为防止气流从装了肋片的两隔板之间直接通过而确定的。用下述方法固定这些隔板或壁板比较有利：把一摞曲折的隔板夹在两块夹板之间，其中一块夹板支靠在外壳一侧边壁上，另一块夹板则由一组螺栓压紧并定位，该组螺栓拧在外壳的另一侧边壁上，各螺栓头由小板条等件联结锁紧。

下面举一个非限制性的实例，从对这个例子的描述可使本发明更明晰。举例参照下列附图：

图1是压水型核反应堆中蒸汽发生器顶部的竖直剖面示意图。在这一部分装有本发明所描述的装置。

图2是本发明的分离器的剖视图，沿着图1中的Ⅱ-Ⅱ线剖切。

图3是本发明的分离器沿着图1中Ⅲ-Ⅲ线剖切的示意图。

图4是一个局部示意图，表示本发明分离器中两个相邻的装有肋片的隔板及其之间的气流通道的细节。

图1的示意图表示压水堆冷却管路中每一条主蒸汽管道所配备的蒸汽发生器的顶部结构。

蒸汽发生器有外壳1，汽化器组件2，该组件2由一组倒U型的管束3组成（图中画出一部分），来自压水堆容器的初级压力水从发生器底部（未画出）进入管束3，再由下部流出。

管束3装在圆筒形壳体4中，壳体4有若干隔板6，其上有许多孔5，有些孔5可穿过管3并将之定位。

在管束3弯曲部分还有抗振夹板7。二级冷却回路中为汽化后驱动涡轮用的水从入口管8进入蒸汽发生器，并由供水区10中安装的环形水管9分洒到蒸汽发生器内周边。

该蒸汽发生器顶部还装有至少一个已知型式的除湿器11，由风扇12和圆筒壁13组成。

除湿器11上方安装两级本发明提出的分离器14和15。每一级由4个本发明的分离器16组成。这些分离器构成两个平行六面体的八个竖壁，这些六面体的内腔与蒸汽出口管17连通。

图2和图3分别表示分离器16的竖直剖面和水平剖面。分离器的外壳18有一个入口分流壁19，其上有孔20和/或固定叶片23，用来把蒸汽流导入分离器16。

在水汽分离区21下面设置集水区22。积下的水经过管24排到蒸汽发生器的供水区10。

分离区21具有锯齿形断面的平行壁25，壁间形成蒸汽通道26。壁25的曲折外形是将金属板折弯形成的。

隔板或间壁25上装有按本发明原理的肋片27，各肋片覆盖在各个凸向汽流通道内的凸出折角28上，形成迎着汽流方向的敞口收集槽29。每一个折角28形成一个二面锐角。

为简单明了，图3中只画出四道壁25。

肋片27有一个由平行于其支撑壁25的分段27a和27b组成的第一部分（图4），其中一段27a处于肋片所覆盖凸出折角28的顶点的上游侧，另一段27b处于该顶点下游侧。此第一部分向后延伸成连接段或肋片第二部分27c，该部分逐渐靠拢支撑壁25，并从一条基线开始与壁25贴合。该基线与在该气流通道中下游侧紧邻的下一个转角28处所装的另一个肋片27的前缘基本上共面，该平面与限定该通道的两个相邻隔板25基本上正交。图4中以连结肋片27在壁25上的接合点与下一个肋片前缘点的点划线表示这一关系。

图示的接合线或基线大致位于同一壁板上两个相邻折角间距的中点，但这并非唯一位置。

各肋片与其相对一侧隔板壁面之间形成的气流通道截面积沿着流道全长基本不变。该气流通道截面积最好占通道总截面积的3/5。肋片27的连接段27c还有导流的作用。在这样布置的气流通道中测得的压力降比在采用原有形式的敞口迎流收集槽的装置中要小得多。

各个肋片27由从连接段27c向后延伸的折弯段30固定到壁25上（图4）。折弯段30的形状与该肋片27所覆盖的凸角28下游侧紧邻的凹进折角31相配合，在一段长度上与之贴紧。这样的布置对于建造分离器十分有利，其时肋片要用如焊接之类的方法固定到壁25上。肋片的精确定位可以使迎着气流方向的收集槽的入口尺寸精确并得以保持，该入口尺寸参数对获得最佳效率很重要。

在图3中，在各个折壁25与周边安放至少四个隔离元件32，各隔离元件32一端有孔33，另一端有一短销34，一个壁上的短销34可插入相邻壁25上对应的孔33里。

各折壁25夹在两块夹板35、36之间，其中一块板35支靠在外壳18的第一个侧壁37上，另一块板36由螺栓39的端头38压紧。这些螺栓39拧在外壳18与侧壁37相对的另一侧壁41上的孔40里。

各螺栓39的头部由至少一块小板条42联结。螺栓39的数目要足以保证在各折壁之间有均匀的压力。

下面描述装设按本发明设计的分离器16的蒸汽发生器的工作过程。

反应堆初级冷却水管路中的水从汽化器组件的管束3中流过，反应堆二级管路中的水在管3外部流过。二级管路中的水从入口管8进入，并由环形管9洒布在发生器内部的周边。

这些水顺着外壳1向下流，并流入外壳1与圆筒壳体4之间。汇集的水顺着管束3上涨并在与通有初级冷却液的管束3接触过程中被汽化，水及蒸汽可流过隔板6上专门为此而开的孔5。

此后水与蒸汽混合流体离开汽化器组件2，其流动路线在图1中由箭头示出。

蒸汽在流过由风扇12和圆筒壁13组成的旋流式除湿器11时开始饱和。

由于蒸汽被迫沿螺旋路径流动，其中夹带的一部分水滴被离心分离作用甩到壁13的内表面上并流入供水区10。

这股水与从入口管8供入的水混合并对它加热。

蒸汽继续沿着箭头所示的路线（亦示于图2、3和4）流动，并以上升气流的形式穿过各分离器16的周边进入其中，再经过中央蒸汽出口管17离开分离器16。

流经分离器16时，气流中夹带的液滴被收集槽29截住。采用本发明的装置，即使气流流速较低时仍可截住小液滴。低流速时截留能力的改善归因于在具有相同走向的弯折隔板每一段（即两个相邻凹凸折角之间的隔板竖直平壁部分）上流动的气流两次改变方向，还归因于气流通道有基本不变的过流截面积，而不是象常规分离器那样有许多收缩和扩张段，因而使气流速度稳定，无急剧变化。

该过流通道在图4中用点划线表示。

截留的水沿着肋片27流下去。设置在折角28顶点下游侧收集槽或水槽29的后部内腔相对地不受气流及其扰动的冲击，减小了再次将水带入气流的可能性。事实上，如果由壁面收集的水流到折弯水槽的底部，这样的布置方式可以防止小液滴再次被气流带走。另外，向下排泄积聚的水的流道截面很大，改善了泄流能力。水借重力流入分离器16的收集区22，然后顺着通向蒸汽发生器的供水区10的管道24排走。

Claims (6)

1、从基本上沿水平方向流动的气流中分离所夹带的液滴的装置，包括：

一个外壳，

在外壳里有多个有锯齿形水平横断面的隔板，以均匀的间距基本平行地安放，板与板之间形成多条连续的迂回曲折的气流通道，每一条通道都有一连串由限定该通道的相邻两隔板上的相互对应的竖直的凹进折角和凸出折角共同形成的转弯，在每一处竖直的凸出折角上装有一个对应的肋片，形成一条竖向延伸的槽，

其中每一个肋片都有一个第一部分，以一定的间距覆盖在对应的凸出折角上并与之基本平行，其延伸的长度为同一隔板上两个紧邻折角之间距离的一部分，由此形成一个有迎着气流方向的前缘的敞口收集槽，

肋片上有一个第二部分，逐渐靠拢所覆盖的竖直凸出折角下游侧的隔板壁面，并从一条基线开始与该下游侧壁面接合固定，该基线与装在该气流通道下游侧紧接着的下一个转弯处凸出折角上的另一个肋片的前缘基本共平面，该平面与限定该气流通道的两个相邻隔板基本垂直。

2、从气流中分离所夹带的液滴的装置，包括一个外壳，在外壳里设置多个有锯齿形水平横断面的隔板，各板间距均匀并相互基本平行，板与板之间形成多条迂回曲折的气流通道，每一条通道都有一连串由限定该通道的两个相邻隔板上相互对应的竖直的凹进折角和凸出折角共同形成的转弯，每一个竖直的凸出折角上装设一个竖向延伸的肋片，该肋片与隔板共同形成敞口的收集槽，其中同一气流通道里的肋片与各自所在位置对面的隔板壁面的距离适当，因而沿着该气流通道的全长有基本上不变的过流截面积。

3、根据权利要求1的装置，其中的曲折隔板上每个折角都是由一道折弯形成。

4、根据权利要求1的装置，其中的每个肋片有一个带一道折弯部分的末端，这一末端的形状与紧接着该肋片所覆盖的竖直凸出折角下游侧的另一个竖直凹进折角在一定长度上相配，肋片即靠这一末端与相应的隔板接合。

5、根据权利要求1的装置，其中曲折形隔板上形成折弯的角是锐二面角。

6、根据权利要求1的装置，其中在曲折形隔板的周边上至少装设四个隔离元件，各个隔离元件一端有孔，另一端有短销，一个隔板上隔离元件的短销可插入相邻隔板上对应隔离元件的孔中，以连结各隔板。

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