FR2620951A1 - SEPARATOR OF VAPOR-LIQUID MIXTURES - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un séparateur de mélanges vapeur-liquide. Selon l'invention, il comporte un collecteur 1 mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments 4 de séparation superposés munis de rigoles 5 déversantes. Dans le collecteur 1 sont prévues des cloisons 6 principales formant des conduits 7 principaux pour le passage du liquide. Chaque conduit 7 principal est mis en communication avec la rigole 5 déversante correspondante. Dans le collecteur 1 il est prévu également des cloisons 9 supplémentaires dont chacune forme, conjointement avec la cloison 6 principale correspondante, un conduit 10 supplémentaire. Les cloisons 9 supplémentaires sont disposées, suivant la longueur du collecteur 1, à une distance de la rigole 5 déversante correspondante. L'invention s'applique notamment aux installations thermiques.The invention relates to a separator for vapor-liquid mixtures. According to the invention, it comprises a collector 1 placed in communication with an inlet collector and an outlet collector, between which are mounted superimposed separation elements 4 provided with overflow channels 5. In the collector 1 are provided 6 main partitions forming 7 main conduits for the passage of the liquid. Each main duct 7 is placed in communication with the corresponding overflow channel 5. In the manifold 1, additional partitions 9 are also provided, each of which forms, together with the corresponding main partition 6, an additional duct 10. The additional partitions 9 are arranged, along the length of the collector 1, at a distance from the corresponding overflow channel 5. The invention applies in particular to thermal installations.
Description
la présente invention concerne les dispositifs de séparation de vapeurs,the present invention relates to vapor separation devices,
et plus spécialement elle viseand more especially it aims
les séparateurs de mélanges vapeur-liquide. separators of vapor-liquid mixtures.
L'invention peut être mise en oeuvre avec le maximum d'efficacité dans des installations thermiques, notamment dans des centrales nucléaires, dans un système de séparation intermédiaire, dans un système de surchauffe de la vapeur d'une turbine marchant à la The invention can be implemented with the maximum efficiency in thermal installations, in particular in nuclear power plants, in an intermediate separation system, in a system for overheating the steam of a turbine running at the same time.
vapeur humide ou légèrement surchauffée. humid or slightly overheated steam.
L'invention peut être utilisée dans les industries du gaz et pétrolière et dans toute autre branche de la production o l'on se trouve dans l'obligation de séparer des mélanges binaires. On connaît un séparateur de mélanges vapeur-liquide (SU, A, 898210), comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments de séparation superposés, munis de rigoles déversantes mises en communication avec ledit collecteur. Une telle conception du séparateur a pour effet une évacuation irrégulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation à cause d'un déplacement intense de la vapeur par le collecteur d'un étage à l'autre, ce qui compromet The invention can be used in the oil and gas industries and in any other branch of production where it is necessary to separate binary mixtures. A vapor-liquid mixture separator (SU, A, 898210) is known, comprising a collector connected to an inlet collector and an outlet collector, between which superimposed separating elements are arranged, provided with pouring in communication with said collector. Such a design of the separator has the effect of an irregular discharge of the liquid from the stages formed by the separating elements because of an intense displacement of the vapor by the collector from one stage to another, which compromises
l'efficacité de la séparation.the effectiveness of the separation.
On connaît également un séparateur de mélanges vapeur-liquide (SU, A, 1060880) comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments de séparation superposés, munis de rigoles déversantes, ledit collecteur étant équipé de cloisons formant des conduits par lesquels chemine le liquide et dont chacun est mis en communication avec la rigole déversante correspondante. Une telle conception du séparateur a pour effet une évacuation irrégulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation à cause des longueurs différentes des conduits pour le passage du liquide et de la vapeur, ce qui compromet l'efficacité de la séparation. En outre, la longueur importante des cloisons entraine l'encombrement du collecteur, exige plus de métal pour la fabrication du Also known is a separator of vapor-liquid mixtures (SU, A, 1060880) comprising a collector connected to an inlet collector and an outlet collector, between which superimposed separating elements, provided with overflow channels, are mounted. said manifold being equipped with partitions forming conduits through which the liquid flows and each of which is placed in communication with the corresponding overlying funnel. Such a design of the separator has the effect of an irregular discharge of the liquid from the stages formed by the separating elements because of the different lengths of the conduits for the passage of the liquid and the steam, which compromises the efficiency of the separation. In addition, the large length of the partitions causes congestion of the collector, requires more metal for the manufacture of the
séparateur et complique le procédé de sa fabrication. separator and complicates the process of its manufacture.
L'invention se propose de fournir un séparateur de mélanges vapeurliquide, assurant, grâce à une modification de la conception du collecteur, une évacuation régulière du liquide à partir des étages The invention proposes to provide a separator liquid vapor mixtures, ensuring, through a modification of the design of the collector, a regular discharge of the liquid from the floors
formés par les éléments de séparation. formed by the separating elements.
Le problème ainsi posé est résolu avec un séparateur de mélanges vapeurliquide, comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments de séparation surperposés munis de rigoles déversantes, le collecteur étant par ailleurs nanti de cloisons principales formant des conduits principaux pour le passage du liquide, dont chacun est mis en communication avec la rigole déversante corresoondante, ledit séparateur étant équipé, conformément à l'invention, de cloisons supplémentaires dont chacune forme, conjointement avec la cloison principale correspondante, un conduit constituant un prolongement du conduit principal correspondant et inversant le sens de déplacement du liquide, alors que les cloisons supplémentaires sont disposées, suivant la longueur du collecteur, à une certaine distance de la The problem thus posed is solved with a vapor-liquid separator separator, comprising a collector connected to an inlet manifold and an outlet manifold, between which superposed separating elements provided with overflow channels are mounted, the collector being moreover provided with main bulkheads forming main conduits for the passage of the liquid, each of which is in communication with the corresonding overflow channel, said separator being equipped, in accordance with the invention, with additional partitions each of which forms, together with the corresponding main partition; a duct constituting an extension of the corresponding main duct and reversing the direction of movement of the liquid, while the additional partitions are arranged, according to the length of the collector, at a certain distance from the
rigole déversante correspondante.corresponding overflow channel.
On a intérêt à donner une configuration convexe à la cloison principale disposée dans la zone de la rigole déversante et à prévoir une largeur de la cloison supplémentaire inférieure à celle de la portion convexe It is advantageous to give a convex configuration to the main partition disposed in the area of the overflow channel and to provide an additional width of the partition smaller than that of the convex portion
de la cloison principale.of the main partition.
Une telle conception du collecteur, o l'on prévoit des cloisons supplémentaires formant chacune, conjointement avec la cloison principale correspondante, un conduit supplémentaire qui constitue le prolongement du conduit principal correspondant, assure une évacuation Such a design of the collector, where additional partitions are provided each forming, together with the corresponding main partition, an additional duct which constitutes the extension of the corresponding main duct, ensures an evacuation
régulière du liquide à partir des étages de séparation. regular liquid from the separation stages.
On évite par là les entrées de vapeur d'un conduit principal dans un autre conduit principal, d'o l'accroissement de l'efficacité de la séparation. En outre, on parvient à réduire la quantité de métal exigé pour la fabrication du séparateur et à simplifier le This avoids the entry of steam from one main duct into another main duct, hence increasing the effectiveness of the separation. In addition, it is possible to reduce the amount of metal required for the manufacture of the separator and to simplify the
procédé de sa fabrication.process of its manufacture.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la Other features and advantages of the invention will be better understood when reading the
description qui va suivre d'un exemple de réalisation et description which follows of an example of realization and
en se reférant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une coupe longitudinale d'un séparateur de mélanges vapeur-liquide conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe suivant la ligne I-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne Referring to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows schematically a longitudinal section of a separator of vapor-liquid mixtures according to the invention - Figure 2 is a section along the line I-II of Figure 1; FIG. 3 is a section along the line
III-III de la figure 1.III-III of Figure 1.
Le séparateur de mélanges vapeur-liquide comporte un collecteur 1 (figure 1) mis en communication avec un collecteur d'entrée 2 et un collecteur de sortie 3 (figure 2), entre lesquels sont montés des éléments surperposés 4 de séparation (figure 1) munis de rigoles déversantes 5. Dans le collecteur 1 sont prévues des cloisons principales 6 formant des conduits principaux 7 pour le cheminement du liquide, dont chacun est mis en communication avec une rigole déversante 5 correspondante The vapor-liquid mixture separator comprises a collector 1 (FIG. 1) placed in communication with an inlet manifold 2 and an outlet manifold 3 (FIG. 2), between which superimposed separation elements 4 are mounted (FIG. 1). 5. In the collector 1 are provided main partitions 6 forming main ducts 7 for the flow of the liquid, each of which is in communication with a corresponding overflow channel 5
par l'intermédiaire de trous 8.through holes 8.
Dans le collecteur 1 sont également disposées des cloisons supplémentaires 9 formant, conjointement avec la cloison principale 6 correspondante, un conduit qui constitue le prolongement du conduit principal 7 correspondant et inverse le sens de déplacement du liquide. Les cloisons supplémentaires 9 sont disposées, suivant la longueur du collecteur 1, à une certaine distance de la rigole déversante 5 correspondante. Dans le sparateur de mélanges vapeur-liquide, la cloison principale 6, disposée dans la zone de la rigole déversante 5, est convexe, alors que la largeur de la cloison supplémentaire 9 est inférieure à celle de la portion convexe de la cloison principale 6. Le fait de prévoir, dans le collecteur 1, les cloisons supplémentaires 9 formant, conjointement avec la cloison principale 6, le conduit supplémentaire 10 qui constitue le prolongement du conduit principal 7 correspondant et inverse le sens de déplacement du liquide, assure la séparation d'avec la vapeur des étages formés par les éléments de séparation, grâce à quoi on obtient une évacuation régulière du liquide à partir des étages In the collector 1 are also arranged additional partitions 9 forming, together with the main partition 6 corresponding, a conduit which is the extension of the main conduit 7 corresponding and reverses the direction of movement of the liquid. The additional partitions 9 are arranged, along the length of the collector 1, at a distance from the corresponding overflow channel 5. In the vapor-liquid mixture separator, the main partition 6, disposed in the area of the overflow channel 5, is convex, while the width of the additional partition 9 is smaller than that of the convex portion of the main partition 6. Providing, in the collector 1, additional partitions 9 forming, together with the main partition 6, the additional conduit 10 which is the extension of the corresponding main conduit 7 and reverses the direction of movement of the liquid, provides the separation of with the steam of the stages formed by the separating elements, whereby a regular evacuation of the liquid from the stages is obtained
formés par les éléments de séparation. formed by the separating elements.
Le séparateur de mélanges vapeur-liquide The separator of vapor-liquid mixtures
fonctionne de la manière suivante.works in the following way.
Une vapeur humide issue d'une source, par exemple d'un cylindre haute pression d'une turbine (ne figure pas sur le dessin), arrive dans le collecteur d'entrée 2 (figures 2, 3) o elle est distribuée entre les éléments 4 de séparation. Dans ces derniers, le liquide est séparé de la vapeur et arrive dans les rigoles déversantes 5 (figure 1). Issu des rigoles déversantes 5, le liquide arrive, à travers les trous 8, dans les conduits principaux 7 correspondants, puis dans les conduits supplémentaires 10 correspondants, et enfin A wet steam from a source, for example a high pressure cylinder of a turbine (not shown in the drawing), arrives in the inlet manifold 2 (Figures 2, 3) where it is distributed between separation elements 4. In the latter, the liquid is separated from the vapor and arrives in the overflow channels 5 (Figure 1). Coming from the overflow channels 5, the liquid arrives, through the holes 8, into the corresponding main ducts 7, then into the corresponding additional ducts 10, and finally
dans le collecteur 1, d'o il est évacué du séparateur. in the collector 1, where it is removed from the separator.
Grâce à l'inversion du sens de cheminement du liquide sortant du conduit principal 7 et du conduit supplémentaire 9, il se forme un verrouillage hydraulique qui empêche le passage de la vapeur de la rigole déversante 5 vers le collecteur 1. La vapeur séchée dans les éléments 4 de séparation arrive dans le collecteur de sortie 3 (figures 2, 3). La vapeur sèche sortant du collecteur 3 est envoyée à l'utilisateur, par exemple dans les cylindres basse pression d'une tubine (ne figurent pas sur le dessin). Dans le séparateur de mélanges vapeur-liquide, la largeur de la cloison supplémentaire 9 (figure 1) est inférieure à celle de la portion convexe de la cloison principale 6. De ce fait, le liquide ruisselant des étages formés par les éléments de séparation 4 et situés au-dessus n'entre pas dans le verrouillage hydraulique, ce qui assure un fonctionnement sûr de ce dernier. Dans le séparateur de mélanges vapeur-liauide, un étage formé par les éléments 4 de séparation n'a pas de verrouillage hydraulique pour le 2C déversement du liquide, car les autres étages des éléments 4 de séparation sont séparés, d'après la vapeur, By reversing the direction of flow of the liquid leaving the main duct 7 and the additional duct 9, a hydraulic lock is formed which prevents the passage of the steam from the overflow channel 5 to the collector 1. The dried steam in the 4 separation elements arrives in the outlet manifold 3 (Figures 2, 3). The dry steam leaving the manifold 3 is sent to the user, for example in the low pressure cylinders of a tubine (not shown in the drawing). In the vapor-liquid mixture separator, the width of the additional partition 9 (FIG. 1) is smaller than that of the convex portion of the main partition 6. As a result, the liquid flowing from the stages formed by the separation elements 4 and located above does not enter the hydraulic lock, which ensures safe operation of the latter. In the vapor-liquid mixture separator, a stage formed by the separating elements 4 has no hydraulic lock for the liquid discharge, since the other stages of the separation elements 4 are separated, according to the vapor,
du collecteur 1 par des verrouillages hydrauliques. from manifold 1 by hydraulic locks.
La mise en oeuvre du séparateur de l'invention permet d'assurer une évacuation régulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation et, par là même, d'améliorer la qualité de la séparation de la vapeur, le séparateur objet de l'invention étant d'ailleurs moins encombrant et exigeant moins de métal pour sa fabrication que les séparateurs connus. En outre, dans la variante d'exécution qui vient d'être exposée, le The implementation of the separator of the invention makes it possible to ensure regular evacuation of the liquid from the stages formed by the separating elements and, thereby, to improve the quality of the separation of the vapor, the separator object of the invention is also less bulky and requiring less metal for its manufacture than the known separators. Moreover, in the variant of execution which has just been exposed, the
séparateur se prête plus aisément à la fabrication. separator lends itself more easily to manufacture.
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