RU2056177C1

RU2056177C1 - Cyclone separator "cascade"

Info

Publication number: RU2056177C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Лебедев
Original assignee: Владимир Александрович Лебедев
Priority date: 1992-04-23
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: chamber of preliminary separation and main separation chamber restricted by cylindrical shell placed concentric in housing are disposed one after another in cylindrical housing with axial input hole. The chambers have swirlers in the input and ring-shaped spillways. The pillway of chamber of preliminary separation is in communication with collector of separated phase by regrinding hole whose area makes up 0.01-0.1 of cross-section area of main separation chamber. Outlet branch pipe located from housing side opposite to inlet one is equipped with conical louver separator mounted in the cavity of main separation chamber. EFFECT: enhanced efficiency of gas cleaning. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике разделения потоков газожидкостных смесей на составляющие компоненты и может быть использовано в газовых магистралях для отделения капельной жидкости от газожидкостного потока. The invention relates to techniques for separating flows of gas-liquid mixtures into constituent components and can be used in gas lines to separate droplet liquid from a gas-liquid stream.

Известен циклонный влагоотделитель, выбранный в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с осевым входным отверстием и завихрителем потока на входе, расположенные на противоположном конце корпуса осевой выходной патрубок и сборник отделенной фазы, камеру предварительной сепарации, расположенную в корпусе под завихрителeм, основную сепарационную камеру, ограниченную цилиндрической обечайкой, установленной в корпусе концентрично под камерой предварительной сепарации, и имеющую завихритель на входе, кольцевой отводной канал камеры предварительной сепарации, образованный между стенкой корпуса и цилиндрической обечайкой, сообщающийся со сборником отделенной фазы переточным отверстием, кольцевой отводной канал основной сепарационной камеры, образованный между обечайкой и выходным патрубком. Known cyclone dehumidifier, selected as a prototype, containing a cylindrical body with an axial inlet and a swirl flow at the inlet, located on the opposite end of the body axial outlet and the separated phase collector, a preliminary separation chamber located in the housing under the swirl, the main separation chamber, limited a cylindrical shell installed in the housing concentrically under the pre-separation chamber, and having a swirl at the inlet, an annular discharge chamber al preliminary separation chamber formed between the housing wall and a cylindrical sidewall communicating with a collection separated phase the overflow aperture, the annular drain passage primary separation chamber formed between the shell and the outlet pipe.

Недостатком указанной конструкции является отсутствие согласования скоростных режимов вывода отделенной фазы из различных ступеней сепарации, что снижает эффективность влагоотделения, особенно на переменных режимах работы устройства по расходу и давлению газа. Кроме того, из-за высокой турбулентности потока и отскока частиц жидкости от поверхности цилиндрической обечайки внутри основной сепарационной камеры происходит унос жидкости через патрубок вывода очищенного газа. The disadvantage of this design is the lack of coordination of high-speed modes of output of the separated phase from different stages of separation, which reduces the efficiency of moisture separation, especially in variable modes of operation of the device for gas flow and pressure. In addition, due to the high turbulence of the flow and rebound of the liquid particles from the surface of the cylindrical shell inside the main separation chamber, the fluid is carried away through the outlet pipe of the purified gas.

В предлагаемом устройстве повышение эффективности и расширение диапазона режимов эффективного отделения жидкости от газового потока, являющееся техническим результатом его осуществления, обеспечивается тем, что площадь переточного отверстия составляет 0,01 0,1 площади поперечного сечения основной сепарационной камеры, а выходной патрубок снабжен установленным в полости основной сепарационной камеры коническим жалюзийным отделителем. In the proposed device, improving the efficiency and expanding the range of modes of effective separation of the liquid from the gas stream, which is a technical result of its implementation, is ensured by the fact that the area of the transfer hole is 0.01 0.1 of the cross-sectional area of the main separation chamber, and the outlet pipe is equipped with a cavity main separation chamber with a conical louver separator.

Введение регулирующего элемента, ограниченного по размеру переточного отверстия в отводном канале камеры предварительной сепарации, позволяет синхронизировать работу ступеней отделения жидкости в широком диапазоне режимов по расходу и давлению газа путем установления заданного баланса количеств газа, отводимого вместе с отсепарированной жидкостью в каждом из отводных каналов. При этом размер переточного отверстия соотносится с площадью входного сечения основной сепарационной камеры и назначается в зависимости от максимальной концентрации жидкости в газовом потоке и суммарной доли той части газового потока, которая выводится из устройства вместе с отсепарированной жидкостью. The introduction of a control element, limited by the size of the overflow hole in the outlet channel of the preliminary separation chamber, makes it possible to synchronize the operation of the liquid separation stages in a wide range of modes for gas flow and pressure by establishing a predetermined balance of the quantities of gas discharged together with the separated liquid in each of the outlet channels. In this case, the size of the overflow hole is related to the inlet cross-sectional area of the main separation chamber and is assigned depending on the maximum concentration of the liquid in the gas stream and the total fraction of that part of the gas stream that is removed from the device together with the separated liquid.

Размещение на выходном патрубке конического жалюзийного отделителя позволяет повысить эффективность разделения газожидкостного потока благодаря дополнительной сепарации при повороте потока на входе в жалюзийные щели. Placing a conical louvre separator on the outlet pipe allows increasing the efficiency of gas-liquid flow separation due to additional separation when the flow is turned at the entrance to the louvre slots.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение циклонного влагоотделителя. The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a cyclone dehumidifier.

Влагоотделитель содержит цилиндрический корпус 1, лопастные завихрители 2 и 3, цилиндрическую обечайку 4, разделяющую кольцевые каналы 5 и 6 камеры предварительной сепарации 13 и основной сепарационной камеры 14 соответственно, конический жалюзийный отделитель 7, сборник отделенной фазы 8, входной патрубок 9 и выходной патрубок 10 для присоединения к газовой магистрали, патрубок 11 для сброса отсепарированной жидкости в дренажную линию. Кольцевой отводной канал 5 сообщается со сборником 8 переточным отверстием 12, площадь которого составляет 0,01-0,1 площади поперечного сечения основной сепарационной камеры. The moisture separator comprises a cylindrical housing 1, vane swirlers 2 and 3, a cylindrical shell 4 separating the annular channels 5 and 6 of the pre-separation chamber 13 and the main separation chamber 14, respectively, a conical louver separator 7, a separated phase collector 8, an inlet pipe 9 and an outlet pipe 10 for connecting to the gas line, pipe 11 for discharging the separated liquid into the drain line. An annular outlet channel 5 communicates with the collector 8 by a transfer hole 12, the area of which is 0.01-0.1 of the cross-sectional area of the main separation chamber.

Влагоотделитель работает следующим образом. Desiccant works as follows.

Поступающая сверху газожидкостная смесь, проходя через завихритель 2, закручивается, при этом вследствие центробежного эффекта происходит перемещение частиц жидкости по направлению от центра потока к его периферии. Наиболее крупные частицы, составляющие по массе основную долю содержащихся в потоке примесей, достигают периферийных слоев и выводятся через кольцевой канал 5 и расположенное в выходной части его переточное отверстие 12 в сборник 8. Указанные элементы газового тракта составляют камеру предварительной сепарации потока (первую ступень сепарации). Поступающий далее в основную сепарационную камеру закрученный поток дополнительно очищается от жидкости путем центробежного переноса влаги от центра к периферии и, кроме того, за счет инерционных сил при повороте потока на входе в жалюзийные щели, а отсепарированная жидкость выводится в сборник 8 через кольцевой канал 6, образованный между обечайкой 4 и выходным патрубком 10. Очищенный газ, пройдя через щели конического жалюзийного отделителя 7 и выходной патрубок 10, направляется в магистраль к потребителю, а отсепарированная жидкость выводится из устройства через патрубок 11. The gas-liquid mixture coming from above, passing through the swirler 2, is twisted, and due to the centrifugal effect, particles of the liquid move in the direction from the center of the flow to its periphery. The largest particles, which constitute the bulk of the bulk of the impurities contained in the stream, reach the peripheral layers and are discharged through the annular channel 5 and its outlet port 12 located in the outlet part to the collector 8. These elements of the gas path constitute the preliminary flow separation chamber (first separation stage) . The swirling flow coming further into the main separation chamber is additionally cleaned of liquid by centrifugal moisture transfer from the center to the periphery and, in addition, due to inertial forces when the flow rotates at the entrance to the louvre slots, and the separated liquid is discharged into the collector 8 through the annular channel 6, formed between the casing 4 and the outlet pipe 10. The purified gas, passing through the slots of the conical louvre separator 7 and the outlet pipe 10, is sent to the line to the consumer, and the separated liquid is withdrawn found from the device through the pipe 11.

На указанные процессы существенно влияет характер взаимодействия ступеней сепарации, который, в свою очередь, зависит от величины отверстия 12, призванного свести к минимуму перетечки газа, попадающего из отводного канала камеры предварительной сепарации в рабочее пространство основной сепарационной камеры через сборник отделенной фазы, и осуществляющего данную функцию через соотношение проходных площадей переточного отверстия и поперечного сечения основной сепарационной камеры, устанавливаемое в диапазоне 0,01-0,1. The indicated processes are significantly influenced by the nature of the interaction of the separation stages, which, in turn, depends on the size of the hole 12, which is designed to minimize the flow of gas entering the pre-separation chamber from the outlet channel into the working space of the main separation chamber through the separated phase collector and performing this function through the ratio of the passage areas of the transfer hole and the cross section of the main separation chamber, set in the range of 0.01-0.1.

Выбор конкретного значения этого параметра может быть проиллюстрирован следующими примерами, характерными для нижней и верхней границ приведенного выше диапазона. The choice of a specific value of this parameter can be illustrated by the following examples that are characteristic of the lower and upper boundaries of the above range.

Так, при малых концентрациях жидкости во входящем газовом потоке и отсутствии организованного непрерывного вывода насыщенного жидкостью газа из сборника отделенной фазы относительная величина переточного отверстия назначается из условия достаточности для истечения жидкости, отделяемой в камере предварительной сепарации, и находится вблизи нижней границы указанного диапазона. So, at low concentrations of liquid in the incoming gas stream and the absence of organized continuous withdrawal of gas saturated with liquid from the separated phase collector, the relative size of the overflow hole is determined from the sufficiency condition for the liquid to flow out, separated in the preliminary separation chamber, and is close to the lower boundary of the specified range.

В другом случае, при больших концентрациях жидкости во входящем потоке и значительном уровне организованного вывода смеси газа с отсепарированной жидкостью размер переточного отверстия назначается достаточным для обеспечения пропуска как отсепарированной жидкости, так и той доли газового потока, которая задается для камеры предварительной сепарации. При этих условиях относительная величина отверстия находится вблизи верхней границы указанного диапазона. In another case, at high concentrations of liquid in the inlet stream and a significant level of organized output of the gas mixture with the separated liquid, the size of the overflow hole is set to be sufficient to allow the passage of the separated liquid and the fraction of the gas stream that is set for the preliminary separation chamber. Under these conditions, the relative size of the hole is near the upper limit of the specified range.

Для промежуточных режимов работы устройства назначаются промежуточные значения относительного размера переточного отверстия. For intermediate operating modes of the device, intermediate values of the relative size of the overflow hole are assigned.

Claims

A cyclone separator comprising a cylindrical body with an axial inlet and a flow swirl inlet located at the opposite end of the body, an axial outlet pipe and a separated phase collector, a preliminary separation chamber located in the housing behind the swirl, a main separation chamber limited by a cylindrical shell mounted in the housing concentrically under the pre-separation chamber and having a swirl inlet, an annular outlet channel of the preliminary separation chamber, is formed between the housing wall and the cylindrical shell, communicating with the collector by a transfer hole, an annular outlet channel of the main separation chamber, formed between the shell and the outlet pipe, communicating with the collector, characterized in that the area of the transfer opening is 0.01-0.1 cross-sectional areas a cylindrical shell, and the outlet pipe is equipped with a conical louver separator installed in the cavity of the main separation chamber.