RU2048925C1

RU2048925C1 - Moisture separator

Info

Publication number: RU2048925C1
Application number: SU5032141/26A
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Пешков
Original assignee: Александр Алексеевич Пешков
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: gas cleaning. SUBSTANCE: moisture separator has case across which inlet there are installed coaxially or eccentrically one in the other two static swirlers which elements of formation of swirling flux have opposite inclination angles. Flow areas of swirrlers are chosen from relationship F₁≥ F₂, where F₁ and F₂ are flow areas of accordingly external and internal swirlers. EFFECT: simplified design, expanded application field. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке газов от капель жидкости, например воды, масла движущихся в системах (трубопроводах) под действием избыточного давления. The invention relates to the purification of gases from droplets of liquid, for example water, oil moving in systems (pipelines) under the action of excessive pressure.

Известен влагоотделитель [1] (прямоточный циклон), содержащий корпус, на входе которого установлен ленточный завихритель, причем его лопатки закреплены на центральном стержне, имеющем отверстие. Стержень установлен эксцентрично относительно оси влагоотделителя, а на выходе из корпуса размещен конический отсекатель. Known dehumidifier [1] (straight-through cyclone), comprising a housing at the inlet of which is installed a tape swirler, and its blades are mounted on a Central rod having an opening. The rod is mounted eccentrically relative to the axis of the moisture separator, and a conical cutter is placed at the outlet of the housing.

Воздух, который необходимо очистить от частиц примесей, поступает в корпус двумя путями: через лопаточный завихритель, образуя закрученную струю, и через отверстие стержня, образуя прямую струю. В корпусе воздух очищается, так как частицы пыли под действием центробежных сил во вращающейся струе отбрасываются в периферийные слои потока, выходят через кольцевую щель между корпусом и коническим отсекателем, а чистый воздух уходит по оси влагоотделителя. Кроме того, в результате взаимодействия закрученного периферийного и осевого струйного потоков, в камере возбуждается автоколебательный процесс, который значительно интенсифицирует массообмен двух потоков, вызывая укрупнение (коагуляцию) мелких частиц, повышая вероятность их осаждения. The air that needs to be cleaned of impurity particles enters the body in two ways: through the blade swirl, forming a swirling stream, and through the hole of the rod, forming a direct stream. In the housing, the air is cleaned, since dust particles under the action of centrifugal forces in the rotating stream are discarded into the peripheral layers of the stream, exit through the annular gap between the housing and the conical cutter, and clean air leaves along the axis of the dehumidifier. In addition, as a result of the interaction of swirling peripheral and axial jet streams, a self-oscillating process is excited in the chamber, which significantly intensifies the mass transfer of the two streams, causing coarsening (coagulation) of small particles, increasing the likelihood of their deposition.

Но конструкция завихрителя такова, что процесс осаждения капельной жидкости при взаимодействии двух потоков (внешнего закрученного и внутреннего струйного) ограничен скоростью соударения частиц этих потоков. Эту скорость можно увеличить придав внутреннему струйному потоку противоположное направление по отношению к внешнему. При этом мощность внутреннего потока должна быть меньше, чем внешнего, чтобы не противодействовать инерционному осаждению частиц на стенку корпуса влагоотделителя (прямоточного циклона). But the design of the swirler is such that the process of precipitation of a droplet liquid during the interaction of two streams (external swirling and internal jet) is limited by the speed of collision of particles of these flows. This speed can be increased by giving the internal jet stream an opposite direction with respect to the external. In this case, the power of the internal flow should be less than external, so as not to counteract the inertial deposition of particles on the wall of the body of the moisture separator (direct-flow cyclone).

Известен также влагоотделитель [2] (прямоточный циклон с обратным потоком частиц), состоящий из корпуса, в котором установлен завихритель, выполненный в виде в двух концентрично установленных один в другом лопаточных завихрителей с противоположным наклоном лопаток. Also known is a water separator [2] (direct-flow cyclone with a reverse flow of particles), consisting of a housing in which a swirl is installed, made in the form of two blade swirls concentrically mounted in one another with the opposite slope of the blades.

Этот влагоотделитель работает следующим образом. Газ, содержащий примеси, пройдя завихрители, приобретает вращательное движение, при этом потокам газа сообщают противоположное направление вращения. При взаимодействии двух закрученных потоков происходит соударение частиц примесей и их укрупнение, что вызывает гравитационное осаждение в пылесборник. Конструкция влагоотделителя прототипа такова, что процесс отделения примесей происходит при взаимодействии основного внутреннего и вспомогательного внешнего потоков, последний, составляет в оптимальном случае 10-40% от общего количества воздуха и служит также для снижения вторичного уноса частиц примесей, вызванный их рекошетированием. При этом площадь сечения корпуса за завихрителем в несколько раз превышает площадь сечения завихрителя для уменьшения скорости воздуха, для обеспечения обратного гравитационного потока от сепарационных частиц. При выходе из завихрителя основного и периферийного потоков они начинают двигаться по расширяющейся спирали с постепенным уменьшением своей скорости, вследствие расширения, а значит, с постепенным уменьшением взаимного воздействия друг на друга, что приводит к уменьшению степени очистки газа по мере движения от завихрителя к патрубку выхода очищенного газа. Таким образом, этот влагоотделитель (взят за прототип) требует увеличенной площади сечения корпуса по сравнению с завихрителем, при этом интенсивность сепарации снижается по длине влагоотделителя, что снижает общий КПД сепарации. This dehumidifier works as follows. A gas containing impurities, passing through the swirlers, acquires a rotational motion, while the opposite direction of rotation is reported to the gas flows. When two swirling flows interact, particles of impurities collide and coarsen, which causes gravitational deposition into the dust collector. The design of the prototype dehumidifier is such that the process of separating impurities occurs during the interaction of the main internal and auxiliary external flows, the latter, in the optimal case, is 10-40% of the total amount of air and also serves to reduce the secondary entrainment of impurity particles caused by their re-stripping. In this case, the cross-sectional area of the casing behind the swirler is several times larger than the cross-sectional area of the swirl to reduce air velocity, to ensure reverse gravity flow from the separation particles. When the main and peripheral flows exit the swirl, they begin to move in an expanding spiral with a gradual decrease in their speed, due to expansion, and therefore, with a gradual decrease in the mutual influence on each other, which leads to a decrease in the degree of gas purification as it moves from the swirl to the outlet pipe purified gas. Thus, this dehumidifier (taken as a prototype) requires an increased cross-sectional area of the housing compared to the swirler, while the separation intensity decreases along the length of the dehumidifier, which reduces the overall separation efficiency.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание влагоотделителя с более высоким КПД. The analysis of the prior art indicates that the object of the invention is to provide a water separator with higher efficiency.

Это достигается тем, что во влагоотделителе, содержащем корпус, на входе которого установлены один в другом два статических лопаточных завихрителя с противоположным наклоном лопаток, площади проходных сечений завихрителей выбраны из соотношения F₁ > F₂, где F₁ и F₂ площади проходных сечений соответственно внешнего и внутреннего завихрителей. Кроме того, указанные завихрители могут быть размещены относительно друг друга либо соосно, либо эксцентрично.This is achieved by the fact that in the dehumidifier containing the casing, at the entrance of which are installed two static blade swirls with opposite slope of the blades, the areas of the flow sections of the swirls are selected from the relation F ₁ > F ₂ , where F ₁ and F _{2 are the} areas of the flow sections, respectively external and internal swirlers. In addition, these swirlers can be placed relative to each other either coaxially or eccentrically.

На чертеже схематично изображен влагоотделитель. The drawing schematically shows a dehumidifier.

Влагоотделитель содержит цилиндрический корпус 1, на входе которого установлены, в частности, соосно внешний завихритель 2 и внутренний 3 с противоположным наклоном лопаток. Влагоотделитель снабжен кольцевым отсекателем, осадительной камерой и патрубком отвода очищенного газа (не показано). The dehumidifier comprises a cylindrical body 1, at the input of which, in particular, an external swirl 2 and an internal 3 with the opposite inclination of the blades are installed coaxially. The dehumidifier is equipped with an annular cutter, a precipitation chamber and a pipe for the removal of purified gas (not shown).

Влагоотделитель работает следующим образом. Desiccant works as follows.

Газ, содержащий примеси, поступает в корпус 1 влагоотделителя и, пройдя завихрители 2 и 3, приобретает вращательное движение, при этом потокам газа сообщается противоположное вращение. Часть потока газа, пройдя через внешний завихритель 2, образует закрученную струю основной поток с движением по цилиндрической спирали вдоль корпуса влагоотделителя. При том частицы примеси оттесняются инерционными силами к стенке корпуса, оседая на ней в виде тонкой пленки или отдельных струек жидкости, и отводятся через кольцевой отсекатель в осадительную камеру, двигаясь спутно с потоком воздуха. Одновременно с этим часть потока проходит через внутренний завихритель 3, закрученного в противоположную сторону завихрителя 2. Частицы примеси потока завихрителя 3, взаимодействуя с основным потоком завихрителя 2 путем соударений с последующими слиянием (укрупнением) особенно мелких частиц, захватывается основным потоком, оттесняются инерционными центробежными силами к стенке корпуса влагоотделителя и осаждается на ней с последующей транспортировкой спутным потоком в осадительную камеру. Для того, чтобы поток завихрителя 3 не оказывал разрушающего воздействия на закрутку основного потока внешнего завихрителя 2, т.е. не противодействовал инерционному осаждению частиц примеси на стенку корпуса влагоотделителя, площадь внешнего завихрителя F₁ должна быть больше площади внутреннего завихрителя F₂, т.е. F₁ > F₂. Из конструкции влагоотделителя следует, что основной и внутренний потоки движутся по корпусу без расширения, поэтому их взаимодействие по всей длине корпуса практически не ослабевает, т. е. остается постоянным, что повышает КПД осаждения в отличии от влагоотделителя-прототипа, который представляет собой прямоточный циклон с обратным потоком частиц, при этом потоки движутся в нем по расширяющейся спирали с постоянным уменьшением взаимодействия, а значит с уменьшением КПД осаждения.The gas containing impurities enters the housing 1 of the dehumidifier and, having passed through the swirlers 2 and 3, acquires a rotational motion, while the opposite rotation is communicated to the gas flows. Part of the gas flow, passing through the external swirler 2, forms a swirling stream of the main stream with movement in a cylindrical spiral along the body of the water separator. In this case, the impurity particles are displaced by inertial forces to the body wall, settling on it in the form of a thin film or individual streams of liquid, and are discharged through the annular cutter into the precipitation chamber, moving in concert with the air stream. At the same time, part of the flow passes through an internal swirler 3 swirling in the opposite direction of swirl 2. The impurity particles of swirl flow 3 interacting with the main flow of swirl 2 by collisions with subsequent coalescence (enlargement) of especially small particles, are captured by the main flow, are forced out by inertial centrifugal forces to the wall of the housing of the dehumidifier and deposited on it, followed by transportation by a satellite stream into the precipitation chamber. In order for the swirl flow 3 not to have a destructive effect on the swirl of the main flow of the outer swirl 2, i.e. did not counteract the inertial deposition of impurity particles on the wall of the case of the moisture separator, the area of the external swirler F ₁ should be larger than the area of the internal swirler F ₂ , i.e. F ₁ > F ₂ . From the design of the dehumidifier it follows that the main and internal flows move along the body without expansion, therefore, their interaction along the entire length of the body practically does not weaken, that is, it remains constant, which increases the deposition efficiency in contrast to the prototype dehumidifier, which is a direct-flow cyclone with a reverse flow of particles, while the flows move in it in an expanding spiral with a constant decrease in interaction, and therefore with a decrease in the deposition efficiency.

Процесс осаждения еще более усиливается при установке завихрителя 3 эксцентрично оси завихрителя 2. При таком исполнении центральный закрученный поток, взаимодействуя с основным периферийным, возбуждает автоколебательный процесс, сопровождающийся интенсивными импульсами скоростей и давления, что усиливает массообмен в потоках и повышает центробежное сепарирование частиц. Кроме того, площадь сечения корпуса влагоотделителя за завихрителями не намного больше площади завихрителей, что обеспечивает влагоотделителям типа прямоточного циклона явное преимущество в габаритах по сравнению с влагоотделителями типа прямоточного циклона с обратным потоком частиц. The deposition process is further enhanced by installing the swirl 3 eccentrically to the axis of swirl 2. With this design, the central swirling flow, interacting with the main peripheral one, excites a self-oscillating process, accompanied by intense pulses of speed and pressure, which enhances mass transfer in the flows and increases centrifugal separation of particles. In addition, the cross-sectional area of the dehumidifier body behind the swirls is not much larger than the swirls area, which provides a direct-flow cyclone type water separator with a clear advantage in size compared to a direct-flow cyclone type direct-flow moisture separator.

Claims

1. MOISTURE separator, comprising a housing at the inlet of which two static blade swirls with opposite slope of blades are installed in one another, characterized in that the areas of the flow sections of the swirls are selected from the ratio F ₁ > F ₂ , where F ₁ and F _{2 are the} areas of the flow sections external and internal swirlers.

2. The dehumidifier according to claim 1, characterized in that the swirlers are mounted coaxially with each other.

3. The dehumidifier according to claim 1, characterized in that the swirlers are mounted eccentrically.