JP2930451B2 - 気水分離装置 - Google Patents
気水分離装置Info
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- JP2930451B2 JP2930451B2 JP18631891A JP18631891A JP2930451B2 JP 2930451 B2 JP2930451 B2 JP 2930451B2 JP 18631891 A JP18631891 A JP 18631891A JP 18631891 A JP18631891 A JP 18631891A JP 2930451 B2 JP2930451 B2 JP 2930451B2
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- inflow nozzle
- nozzle
- discharge pipe
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種プラントの気液二
相流の気液分離、特に地熱発電用蒸気の純度向上に有用
な気液分離装置に関する。
相流の気液分離、特に地熱発電用蒸気の純度向上に有用
な気液分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の気液分離装置の一例を示す
縦断側面図（図５のIV−IV断面）、図５は図４のＶ−Ｖ
水平断面図である。図中（０１）は竪型円筒状の外胴、
（０２）は同外胴（０１）の側面にタンゼンシャルに開
口する流入ノズル、（０３）は同流入ノズル（０２）に
接続された入口管である。（０４）は気体排出管であっ
て、上記外胴（０１）内に同軸に配され、上端が上記外
胴（０１）内の上部に開口している。（０５）は上記外
胴（０１）の下部に開口する排水管である。その基本的
な形状・諸元は次のとおりである。まず、外胴（０１）
の内径Ｄ1 は気体排出管（０４）の径Ｄ4 の約３倍であ
る。また、気水混合流体を分離装置に導く入口管（０
３）は、そのままの形状で流入ノズル（０２）として筒
状の外胴（０１）の接線方向に接続されている。すなわ
ち、流入ノズル（０２）の幅Ｂ 02（＝ノズル径Ｄ2 ）
は、入口管（０３）の径Ｄ3 に等しい。そしてその入口
管（０３）の径Ｄ3 は、気体排出管（０４）の径Ｄ4 に
ほぼ等しい。したがって流入ノズル（０２）の幅Ｂ
02は、外胴（０１）と気体排出管（０４）との間に形成
される環状断面流路（０６）の幅Ｂ6よりも大きいか、
ほぼ同じである。
縦断側面図（図５のIV−IV断面）、図５は図４のＶ−Ｖ
水平断面図である。図中（０１）は竪型円筒状の外胴、
（０２）は同外胴（０１）の側面にタンゼンシャルに開
口する流入ノズル、（０３）は同流入ノズル（０２）に
接続された入口管である。（０４）は気体排出管であっ
て、上記外胴（０１）内に同軸に配され、上端が上記外
胴（０１）内の上部に開口している。（０５）は上記外
胴（０１）の下部に開口する排水管である。その基本的
な形状・諸元は次のとおりである。まず、外胴（０１）
の内径Ｄ1 は気体排出管（０４）の径Ｄ4 の約３倍であ
る。また、気水混合流体を分離装置に導く入口管（０
３）は、そのままの形状で流入ノズル（０２）として筒
状の外胴（０１）の接線方向に接続されている。すなわ
ち、流入ノズル（０２）の幅Ｂ 02（＝ノズル径Ｄ2 ）
は、入口管（０３）の径Ｄ3 に等しい。そしてその入口
管（０３）の径Ｄ3 は、気体排出管（０４）の径Ｄ4 に
ほぼ等しい。したがって流入ノズル（０２）の幅Ｂ
02は、外胴（０１）と気体排出管（０４）との間に形成
される環状断面流路（０６）の幅Ｂ6よりも大きいか、
ほぼ同じである。
【０００３】このような気液分離装置において、入口管
（０３）から流入ノズル（０２）を通って外胴（０１）
内の環状断面流路（０６）に気液二相流が流入すると、
この環状断面流路（０６）内で液滴が慣性力と遠心力に
よって外胴（０１）の周壁に衝突・付着し、その後、重
力の作用で壁面を伝って底部に流下して底部に溜る。こ
れを排水管（０５）から系外に排出する。一方、気体は
環状断面流路（０６）内を旋回して上昇し、気体排出管
（０４）内に導入されて系外に排出される。この環状断
面流路（０６）内の気体流の上昇速度は、外胴（０１）
の中心部に設置された気体排出管（０４）によって、中
心部が速くなる傾向がある。
（０３）から流入ノズル（０２）を通って外胴（０１）
内の環状断面流路（０６）に気液二相流が流入すると、
この環状断面流路（０６）内で液滴が慣性力と遠心力に
よって外胴（０１）の周壁に衝突・付着し、その後、重
力の作用で壁面を伝って底部に流下して底部に溜る。こ
れを排水管（０５）から系外に排出する。一方、気体は
環状断面流路（０６）内を旋回して上昇し、気体排出管
（０４）内に導入されて系外に排出される。この環状断
面流路（０６）内の気体流の上昇速度は、外胴（０１）
の中心部に設置された気体排出管（０４）によって、中
心部が速くなる傾向がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】流入ノズル（０２）か
ら環状断面流路（０６）に流入した気液二相流の外胴外
側部分は、外胴（０１）の周壁に沿う形で環状断面流路
（０６）内を流れ、また中央部分の中の液滴も、環状断
面流路（０６）内を直進して外胴（０１）の周壁に衝突
し、これに付着して分離される。しかし、外胴（０１）
中心側の流れは、環状断面流路（０６）内に放出された
際に、外胴（０１）の中心部に向かって拡大飛散し、気
体排出管（０４）の外壁に衝突して液滴を付着させる。
そしてこの液滴は、環状断面流路（０６）内を上昇する
気流によって搬送されやすく、したがって気体排出管
（０４）の上端から気体とともに排出されやすい。そう
すると気液の分離効率が低下する。
ら環状断面流路（０６）に流入した気液二相流の外胴外
側部分は、外胴（０１）の周壁に沿う形で環状断面流路
（０６）内を流れ、また中央部分の中の液滴も、環状断
面流路（０６）内を直進して外胴（０１）の周壁に衝突
し、これに付着して分離される。しかし、外胴（０１）
中心側の流れは、環状断面流路（０６）内に放出された
際に、外胴（０１）の中心部に向かって拡大飛散し、気
体排出管（０４）の外壁に衝突して液滴を付着させる。
そしてこの液滴は、環状断面流路（０６）内を上昇する
気流によって搬送されやすく、したがって気体排出管
（０４）の上端から気体とともに排出されやすい。そう
すると気液の分離効率が低下する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、竪型円筒状の外胴と、同外胴の側
面にタンゼンシャルに開口する流入ノズルと、上記外胴
内に同軸に配され、上端が上記外胴内の上部に開口する
気体排出管と、上記外胴の下部に開口する排水管とを備
え、上記流入ノズルの外側壁面が上記外胴側面の接平面
を形成するとともに、上記流入ノズルの内側壁面が上記
外側壁に向かい傾斜して、上記流入ノズルの出口幅が上
記外胴と上記気体排出管との間に形成された環状断面流
路の幅の６０％よりも狭く、かつ上記流入ノズルの天井
面がほぼ水平であるとともに、上記流入ノズルの底面が
下向きに傾斜して、上記流入ノズルの出口断面積が入口
断面積よりも小さくないことを特徴とする気水分離装置
を提案するものである。
題を解決するために、竪型円筒状の外胴と、同外胴の側
面にタンゼンシャルに開口する流入ノズルと、上記外胴
内に同軸に配され、上端が上記外胴内の上部に開口する
気体排出管と、上記外胴の下部に開口する排水管とを備
え、上記流入ノズルの外側壁面が上記外胴側面の接平面
を形成するとともに、上記流入ノズルの内側壁面が上記
外側壁に向かい傾斜して、上記流入ノズルの出口幅が上
記外胴と上記気体排出管との間に形成された環状断面流
路の幅の６０％よりも狭く、かつ上記流入ノズルの天井
面がほぼ水平であるとともに、上記流入ノズルの底面が
下向きに傾斜して、上記流入ノズルの出口断面積が入口
断面積よりも小さくないことを特徴とする気水分離装置
を提案するものである。
【０００６】
【作用】本発明においては、流入ノズルを前記の形状・
寸法とすることによって、環状断面流路に流入する気液
二相流が外胴の周壁側と底部側へ方向づけられて、気体
排出管へ衝突しなくなり、殆ど全ての液滴は外胴周壁に
衝突・付着し、かつ底部へ流下するようになる。
寸法とすることによって、環状断面流路に流入する気液
二相流が外胴の周壁側と底部側へ方向づけられて、気体
排出管へ衝突しなくなり、殆ど全ての液滴は外胴周壁に
衝突・付着し、かつ底部へ流下するようになる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す縦断側面図
（図２のＩ−Ｉ断面）、図２は図１のII−II水平断面図
である。図中（１）は竪型円筒状の外胴、（２）は同外
胴（１）の側面にタンゼンシャルに開口する流入ノズ
ル、（３）は同流入ノズル（２）に接続された入口管で
ある。（４）は気体排出管であって、上記外胴（１）内
に同軸に配され、上端が上記外胴（１）内の上部に開口
している。（５）は上記外胴（１）の下部に開口する排
水管である。
（図２のＩ−Ｉ断面）、図２は図１のII−II水平断面図
である。図中（１）は竪型円筒状の外胴、（２）は同外
胴（１）の側面にタンゼンシャルに開口する流入ノズ
ル、（３）は同流入ノズル（２）に接続された入口管で
ある。（４）は気体排出管であって、上記外胴（１）内
に同軸に配され、上端が上記外胴（１）内の上部に開口
している。（５）は上記外胴（１）の下部に開口する排
水管である。
【０００８】本実施例においては、流入ノズル（２）の
外側壁面（２ａ）が外胴（１）の外側面（１ａ）の接平
面を形成するとともに、内側壁面（２ｂ）は外側壁（２
ａ）に向かい傾斜して、流入ノズルの出口幅Ｂ2 が外胴
（１）と気体排出管（４）との間に形成された環状断面
流路（６）の幅Ｂ6 の６０％よりも狭くなっている。ま
た流入ノズル（２）の天井面（２ｃ）がほぼ水平である
のに対し、底面（２ｄ）は下向きに傾斜して、流入ノズ
ル（２）の出口高さＨ2 が入口高さＤ3 よりも大きく、
出口断面積が入口断面積よりも小さくないようになって
いる。すなわち本実施例の流入ノズル（２）は、水平断
面で「先すぼまり」なのに対し、縦断側面では「末広が
り」になって、断面積を補っているのである。
外側壁面（２ａ）が外胴（１）の外側面（１ａ）の接平
面を形成するとともに、内側壁面（２ｂ）は外側壁（２
ａ）に向かい傾斜して、流入ノズルの出口幅Ｂ2 が外胴
（１）と気体排出管（４）との間に形成された環状断面
流路（６）の幅Ｂ6 の６０％よりも狭くなっている。ま
た流入ノズル（２）の天井面（２ｃ）がほぼ水平である
のに対し、底面（２ｄ）は下向きに傾斜して、流入ノズ
ル（２）の出口高さＨ2 が入口高さＤ3 よりも大きく、
出口断面積が入口断面積よりも小さくないようになって
いる。すなわち本実施例の流入ノズル（２）は、水平断
面で「先すぼまり」なのに対し、縦断側面では「末広が
り」になって、断面積を補っているのである。
【０００９】このような気液分離装置においては、入口
管（３）から流入ノズル（２）を経て外胴（１）内の環
状断面流路（６）に流入する気液二相流は、その流れの
方向が外胴（１）の外周壁と底部に向かうから、外胴中
心の気体排出管（４）に衝突する流れがなくなり、殆ど
全ての液滴が外胴（１）の周壁に衝突・付着する。した
がって気体排出管（４）内へ搬送される液滴が減少して
気水分離性能が向上する。
管（３）から流入ノズル（２）を経て外胴（１）内の環
状断面流路（６）に流入する気液二相流は、その流れの
方向が外胴（１）の外周壁と底部に向かうから、外胴中
心の気体排出管（４）に衝突する流れがなくなり、殆ど
全ての液滴が外胴（１）の周壁に衝突・付着する。した
がって気体排出管（４）内へ搬送される液滴が減少して
気水分離性能が向上する。
【００１０】これを更に詳しく述べる。流入ノズル
（２）から外胴（１）内に流入する噴流は、外胴（１）
内で拡大・減速する。この拡大・減速は外胴中心側では
自由噴流にほぼ等しく、円形ノズルからの噴流では片側
広がり角α＝１２°、長方形ノズルからの噴流（二次元
噴流）では片側広がり角α＝１６°程度に拡大・減速す
る。
（２）から外胴（１）内に流入する噴流は、外胴（１）
内で拡大・減速する。この拡大・減速は外胴中心側では
自由噴流にほぼ等しく、円形ノズルからの噴流では片側
広がり角α＝１２°、長方形ノズルからの噴流（二次元
噴流）では片側広がり角α＝１６°程度に拡大・減速す
る。
【００１１】内筒（気体排出管）の設置された本実施例
のようなサイクロン型気水分離装置の効率を向上させる
には、内筒の外壁面を上昇する液膜を無くすことが重要
である。そのためにはノズル噴流が内筒に衝突して液滴
が壁面に付着するのを避けることが必要であり、それに
はまず、ノズル噴流がこの内筒に接触しないように、ノ
ズルを配置しなければならない。本実施例では、サイク
ロン型気水分離器の流入ノズル（４）を、上記の流動的
要因を配慮して設計した異形ノズルとしたもので、分離
性能は格段に改善された。この流入ノズル（２）と気体
排出管（４）との相対位置関係は、図３に示されるよう
に、ノズル内側端部Ｐから内筒壁に引いた接線Ｌの内筒
側への屈曲角θは約２１°で、噴流の広がり角度α＝１
６°よりも大きくなっている。このように、接線Ｌの屈
曲角θが噴流の広がり角度αよりも大きければ、液滴が
気体排出管（４）に衝突・付着するのを避けることがで
きると考えられる。
のようなサイクロン型気水分離装置の効率を向上させる
には、内筒の外壁面を上昇する液膜を無くすことが重要
である。そのためにはノズル噴流が内筒に衝突して液滴
が壁面に付着するのを避けることが必要であり、それに
はまず、ノズル噴流がこの内筒に接触しないように、ノ
ズルを配置しなければならない。本実施例では、サイク
ロン型気水分離器の流入ノズル（４）を、上記の流動的
要因を配慮して設計した異形ノズルとしたもので、分離
性能は格段に改善された。この流入ノズル（２）と気体
排出管（４）との相対位置関係は、図３に示されるよう
に、ノズル内側端部Ｐから内筒壁に引いた接線Ｌの内筒
側への屈曲角θは約２１°で、噴流の広がり角度α＝１
６°よりも大きくなっている。このように、接線Ｌの屈
曲角θが噴流の広がり角度αよりも大きければ、液滴が
気体排出管（４）に衝突・付着するのを避けることがで
きると考えられる。
【００１２】図３中のＰ′点は、流入ノズルの出口幅
Ｂ′を環状断面流路の幅Ｂ6 の６０％とした場合の、ノ
ズル内側端部である。このＰ′点から気体排出管の壁面
に引いた接線Ｌ′の屈曲角θ′は、約１６°である。し
たがって、ノズル内側端部がこのＰ′点よりも外方にあ
れば、すなわち流入ノズルの出口幅Ｂ2 が環状断面流路
の幅Ｂ6 の６０％よりも狭ければ、接線Ｌの屈曲角θが
噴流の広がり角度αよりも大きく、液滴が気体排出管に
衝突しない。
Ｂ′を環状断面流路の幅Ｂ6 の６０％とした場合の、ノ
ズル内側端部である。このＰ′点から気体排出管の壁面
に引いた接線Ｌ′の屈曲角θ′は、約１６°である。し
たがって、ノズル内側端部がこのＰ′点よりも外方にあ
れば、すなわち流入ノズルの出口幅Ｂ2 が環状断面流路
の幅Ｂ6 の６０％よりも狭ければ、接線Ｌの屈曲角θが
噴流の広がり角度αよりも大きく、液滴が気体排出管に
衝突しない。
【００１３】
【発明の効果】本発明においては、流入ノズルの出口幅
が環状断面流路幅の６０％よりも小さくなるように、そ
の内側壁面を外側に傾斜させるとともに、ノズル出口面
積が入口管の断面積よりも小さくならないように、ノズ
ル高さを維持しながらその底面を下方に傾斜させたの
で、液滴は外胴の外周壁に殆ど全部が衝突・付着するよ
うになり、気流からの分離がスムースに行なわれて、気
液の分離効率が向上する。
が環状断面流路幅の６０％よりも小さくなるように、そ
の内側壁面を外側に傾斜させるとともに、ノズル出口面
積が入口管の断面積よりも小さくならないように、ノズ
ル高さを維持しながらその底面を下方に傾斜させたの
で、液滴は外胴の外周壁に殆ど全部が衝突・付着するよ
うになり、気流からの分離がスムースに行なわれて、気
液の分離効率が向上する。
【図１】図１は本発明の一実施例を示す縦断側面図（図
２のＩ−Ｉ断面）である。
２のＩ−Ｉ断面）である。
【図２】図２は図１のII−II水平断面図である。
【図３】図３は上記実施例における流入ノズルと気体排
出管との相対位置関係を示す図である。
出管との相対位置関係を示す図である。
【図４】図４は従来の気液分離装置の一例を示す縦断側
面図（図５のIV−IV断面）である。
面図（図５のIV−IV断面）である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ水平断面図である。
（０１），（１） 外胴 （０２），（２） 流入ノズル （０３），（３） 入口管 （０４），（４） 気体排出管 （０５），（５） 排水管 （０６），（６） 環状断面流路
Claims (1)
- 【請求項１】 竪型円筒状の外胴と、同外胴の側面にタ
ンゼンシャルに開口する流入ノズルと、上記外胴内に同
軸に配され、上端が上記外胴内の上部に開口する気体排
出管と、上記外胴の下部に開口する排水管とを備え、上
記流入ノズルの外側壁面が上記外胴側面の接平面を形成
するとともに、上記流入ノズルの内側壁面が上記外側壁
に向かい傾斜して、上記流入ノズルの出口幅が上記外胴
と上記気体排出管との間に形成された環状断面流路の幅
の６０％よりも狭く、かつ上記流入ノズルの天井面がほ
ぼ水平であるとともに、上記流入ノズルの底面が下向き
に傾斜して、上記流入ノズルの出口断面積が入口断面積
よりも小さくないことを特徴とする気水分離装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18631891A JP2930451B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 気水分離装置 |
| NZ23958191A NZ239581A (en) | 1990-09-13 | 1991-08-29 | Gas-liquid separator with tangential inflow nozzle to cylindrical body with central discharge pipe |
| EP91114857A EP0475252A1 (en) | 1990-09-13 | 1991-09-03 | Gas-liquid separator |
| MX9101058A MX9101058A (es) | 1990-09-13 | 1991-09-12 | Separador de gas y liquido |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18631891A JP2930451B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 気水分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523514A JPH0523514A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2930451B2 true JP2930451B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=16186237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18631891A Expired - Lifetime JP2930451B2 (ja) | 1990-09-13 | 1991-07-25 | 気水分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2930451B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW380110B (en) * | 1997-04-16 | 2000-01-21 | Taiyo Seiki Iron Works | Container connector |
| JP2015044158A (ja) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 株式会社Ihi | 気液分離装置、および、水噴射式気体圧縮システム |
| JP2015120138A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 東プレ株式会社 | 集塵機 |
| CN113244733A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 韩松 | 一种双重分离的水气分离器 |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP18631891A patent/JP2930451B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523514A (ja) | 1993-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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