RU2781925C2 - Cyclone element of multicyclone - Google Patents
Cyclone element of multicyclone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781925C2 RU2781925C2 RU2022108004A RU2022108004A RU2781925C2 RU 2781925 C2 RU2781925 C2 RU 2781925C2 RU 2022108004 A RU2022108004 A RU 2022108004A RU 2022108004 A RU2022108004 A RU 2022108004A RU 2781925 C2 RU2781925 C2 RU 2781925C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical part
- exhaust pipe
- tapering
- cylindrical
- multicyclone
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 25
- 230000001174 ascending Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки газа с использованием гравитационных, инерционных и центробежных сил, а именно, к мультициклонам, (именуемым также батарейными циклонами), и предназначено для компрессорных станций магистральных газопроводов.The invention relates to the field of gas purification using gravitational, inertial and centrifugal forces, namely, to multicyclones (also referred to as battery cyclones), and is intended for compressor stations of main gas pipelines.
Мультициклон представляет собой инерционный пылеулавливающий аппарат, включающий множество параллельно включенных циклонных элементов, объединенных в одном корпусе и имеющих общий подвод и отвод газов, а также сборный бункер. См. Кропп Л.Д., Бронштейн А.Ш. Эксплуатация батарейных циклонов. - Москва; Ленинград: Энергия, 1964. - стр. 28-32, 62-71.The multicyclone is an inertial dust collecting apparatus, including a plurality of cyclone elements connected in parallel, combined in one housing and having a common gas supply and exhaust, as well as a collection bin. See Kropp L.D., Bronstein A.Sh. Operation of battery cyclones. - Moscow; Leningrad: Energy, 1964. - pp. 28-32, 62-71.
Циклонный элемент мультициклона включает корпус с цилиндрической и сужающейся частями, направляющий аппарат и выхлопную трубу. Длины цилиндрической и сужающейся частей корпуса по существу одинаковы. Сужающаяся часть корпуса выполнена в виде конической оболочки с центральным отводным отверстием. Направляющий аппарат винтового или розеточного типа установлен в цилиндрической части корпуса между стенками корпуса и выхлопной трубы. Детали циклонного элемента выполнены из листовой стали и соединены сварными швами.The cyclone element of the multicyclone includes a housing with cylindrical and tapering parts, a guide vane and an exhaust pipe. The lengths of the cylindrical and tapering parts of the housing are essentially the same. The tapering part of the housing is made in the form of a conical shell with a central outlet. The guide apparatus of screw or socket type is installed in the cylindrical part of the housing between the walls of the housing and the exhaust pipe. The details of the cyclone element are made of sheet steel and connected by welds.
Известный циклонный элемент не приспособлен к отделению жидкости, поступающей в мультициклон с газом и оседающей на внутренних стенках корпуса в виде ползучих слоев. Сползая по внутренним коническим стенкам сужающейся части корпуса, жидкость попадает в зону пониженного давления и всасывается восходящим потоком газа. Сползая по внешним стенкам выхлопной трубы «… Слои жидкости подтекают к отверстию выхлопной трубы, откуда они легко увлекаются газом. Степень ползучести зависит от свойств жидкости - ее поверхностного натяжения и вязкости, так, например, масло увлекается быстрее, чем вода.». См. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - стр. 291-295.Known cyclone element is not adapted to the separation of liquid entering the multicyclone with gas and settling on the inner walls of the housing in the form of creeping layers. Sliding along the inner conical walls of the tapering part of the housing, the liquid enters the zone of low pressure and is sucked in by the ascending gas flow. Sliding down the outer walls of the exhaust pipe “... Layers of fluid flow to the exhaust pipe opening, from where they are easily entrained by gas. The degree of creep depends on the properties of the liquid - its surface tension and viscosity, so, for example, oil is carried away faster than water. See Straus V. Industrial gas cleaning: TRANS. from English. - M.: Chemistry, 1981. - pp. 291-295.
Кроме того, в сужающейся конической части корпуса наблюдается проскок частиц пыли и жидкости из нисходящего потока газа в восходящий. На частицу действует сила сопротивления закрученного потока газа, несущая частицу по нисходящей траектории в виде сужающейся спирали, и центробежная сила, направляющая частицу к конической стенке. Движение частицы сопровождается встречными ударами о коническую стенку и отскоками частиц к оси конуса. Вблизи отводного отверстия, радиальные составляющие сил сопротивления потока и удара могут оказаться достаточными для преодоления центробежной силы и проскока частицы в восходящий поток газа. Явление проскока частиц в восходящий поток ограничивает эффективность очистки.In addition, in the tapered conical part of the housing, dust and liquid particles slip from the downward gas flow into the upward one. The particle is affected by the resistance force of the swirling gas flow, which carries the particle along a downward trajectory in the form of a tapering spiral, and the centrifugal force, which directs the particle to the conical wall. The motion of the particle is accompanied by counter impacts on the conical wall and rebounds of the particles to the axis of the cone. Near the outlet, the radial components of the flow resistance and impact forces may be sufficient to overcome the centrifugal force and slip the particle into the upward gas flow. The phenomenon of particle slippage into the updraft limits the purification efficiency.
Известен циклонный элемент, отлитый из высококачественного чугуна. См. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - стр. 291-295. Цельнолитой циклонный элемент содержит цилиндрическую часть, сужающуюся часть, направляющий аппарат и выхлопную трубу. Длина сужающейся части, по меньшей мере, вдвое меньше длины цилиндрической части. Сужающаяся часть выполнена в виде параболической оболочки вращения с центральным отводным отверстием. Профиль стенок сужающейся части сопрягается с профилем стенок цилиндрической части. Направляющий аппарат розеточного типа выполнен между цилиндрическими стенками корпуса и выхлопной трубы.Known cyclone element, cast from high quality cast iron. See Straus V. Industrial gas cleaning: TRANS. from English. - M.: Chemistry, 1981. - pp. 291-295. One-piece cyclonic element contains a cylindrical part, a tapered part, a guide vane and an exhaust pipe. The length of the tapering part is at least half the length of the cylindrical part. The tapering part is made in the form of a parabolic shell of revolution with a central outlet. The profile of the walls of the tapered part is matched with the profile of the walls of the cylindrical part. The rosette-type guide apparatus is made between the cylindrical walls of the housing and the exhaust pipe.
В удлиненной цилиндрической части цельнолитого циклонного элемента слои осажденной жидкости сползают в сужающуюся часть вне зоны пониженного давления. Сила сопротивления закрученного потока газа несет частицу пыли по нисходящей траектории в виде цилиндрической спирали. Центробежная сила, направляет частицы жидкости и пыли к стенке циклона. Частицы пыли и жидкости концентрируются в пристеночном слое потока газа. Сила касательных ударов о цилиндрическую стенку недостаточна для проскока частиц в восходящий поток газа. В короткой сужающейся части направление газового потока меняется на противоположное, а сконцентрированные в пристеночном слое цилиндрической части пыль и жидкость под действием гравитационных, инерционных и центробежных сил удаляются через центральное отверстие. Описанный циклонный элемент обеспечивает лучшую очистку газа относительно первого аналога, но сохраняет подтекание осевшей жидкости к отверстию выходной трубы и проскок частиц пыли из нисходящего потока газа в восходящий, ввиду высокой скорости пристеночного слоя газа.In the elongated cylindrical part of the one-piece cast cyclone element, the layers of the deposited liquid slide into the tapered part outside the low pressure zone. The resistance force of the swirling gas flow carries the dust particle along a downward trajectory in the form of a cylindrical spiral. Centrifugal force directs liquid and dust particles to the cyclone wall. Dust and liquid particles are concentrated in the near-wall layer of the gas flow. The force of tangential impacts against the cylindrical wall is not sufficient for particles to slip into the ascending gas flow. In the short tapering part, the direction of the gas flow changes to the opposite, and the dust and liquid concentrated in the near-wall layer of the cylindrical part are removed through the central hole under the action of gravitational, inertial and centrifugal forces. The described cyclone element provides better gas purification relative to the first analogue, but retains the leakage of the settled liquid to the outlet pipe opening and the slippage of dust particles from the descending gas flow to the ascending one, due to the high velocity of the near-wall gas layer.
Наиболее близок к предлагаемому техническому решению, принятый за прототип, циклонный элемент мультициклона ANDERSON Multi-Cyclone Separator (AMCS) компании Clark-Reliance Corporation. См. бюллетень «AN-DERSON™. A Division Of The Clark-Reliance Corporation. AMCS Series Multi-Cyclone Separator. Section: A100. Bulletin: A100.45. Date: 3/1/98. Supersedes: 3/79., а также контент на сайте компании: URL: https://www.crfiltrationsolu-tions.com/anderson-separators-gas-applications (дата обращения: 31.01.2022).Closest to the proposed technical solution, taken as a prototype, the cyclone element of the multicyclone ANDERSON Multi-Cyclone Separator (AMCS) from Clark-Reliance Corporation. See AN-DERSON™ Bulletin. A Division Of The Clark-Reliance Corporation. AMCS Series Multi-Cyclone Separator. Section: A100. Bulletin: A100.45. Date: 3/1/98. Supersedes: 3/79., as well as content on the company's website: URL: https://www.crfiltrationsolu-tions.com/anderson-separators-gas-applications (Accessed: 01/31/2022).
Циклонный элемент AMCS состоит из литого корпуса и выхлопной трубы. Литой корпус и выхлопная труба соединены сварным швом. Литой корпус содержит цилиндрическую часть, сужающуюся частью и направляющий аппарат. Длина сужающейся части, по меньшей мере, вдвое меньше длины цилиндрической части. Сужающаяся часть литого корпуса выполнена в виде полусферической оболочки с центральным отводным отверстием. Профиль стенок сужающейся части сопрягается с профилем стенок цилиндрической части. Направляющий аппарат выполнен в виде двух полу-улиток, охватывающих выхлопную трубу снизу. Входы полу-улиток расположены параллельно оси выхлопной трубы и направлены в противоположные стороны.The AMCS cyclone element consists of a cast housing and an exhaust pipe. Cast housing and exhaust pipe are welded together. The cast body contains a cylindrical part, a tapering part and a guide vane. The length of the tapering part is at least half the length of the cylindrical part. The tapering part of the cast housing is made in the form of a hemispherical shell with a central outlet. The profile of the walls of the tapered part is matched with the profile of the walls of the cylindrical part. The guide apparatus is made in the form of two semi-volutes covering the exhaust pipe from below. The entrances of the semi-volutes are parallel to the axis of the exhaust pipe and directed in opposite directions.
Расположение входов полу-улиток исключает стекание осевшей на выхлопной трубе жидкости во внутреннюю полость циклонного элемента. В удлиненной цилиндрической части корпуса циклонного элемента слои осажденной жидкости сползают в сужающуюся часть вне зоны пониженного давления. Сила сопротивления закрученного потока газа несет частицу пыли по нисходящей траектории в виде цилиндрической спирали. Центробежная сила, направляет частицы жидкости и пыли к стенке циклона. Частицы пыли и жидкости концентрируются в пристеночном слое потока газа. Силы касательных ударов о цилиндрическую стенку недостаточно для проскока частиц пыли в восходящий поток газа. В короткой сужающейся части направление газового потока меняется на противоположное, а сконцентрированные в пристеночном слое цилиндрической части пыль и жидкость под действием гравитационных, инерционных и центробежных сил удаляются через центральное отверстие.The location of the entrances of the semi-volutes prevents the liquid settled on the exhaust pipe from flowing into the internal cavity of the cyclone element. In the elongated cylindrical part of the body of the cyclone element, the layers of the deposited liquid slide into the converging part outside the zone of low pressure. The resistance force of the swirling gas flow carries the dust particle along a downward trajectory in the form of a cylindrical spiral. Centrifugal force directs liquid and dust particles to the cyclone wall. Dust and liquid particles are concentrated in the near-wall layer of the gas flow. The force of tangential impacts against the cylindrical wall is not enough for dust particles to slip into the ascending gas flow. In the short tapering part, the direction of the gas flow changes to the opposite, and the dust and liquid concentrated in the near-wall layer of the cylindrical part are removed through the central hole under the action of gravitational, inertial and centrifugal forces.
По данным производителя циклонные элементы мультициклона AMCS удаляют 100% жидких и твердых частиц размером 8,0 мкм и более, и более и 99% всех частиц размером 5-8 мкм при заданных изготовителем параметрах давления и расхода газа. Однако, изменение параметров давления и расхода газа приводит к снижению эффективности очистки как у прототипа, так и у всех рассмотренных выше аналогов. Как следствие, на частичных режимах эксплуатации мультициклона эффективность очистки газа в циклонном элементе снижается.According to the manufacturer, the cyclonic elements of the AMCS multicyclone remove 100% of liquid and solid particles with a size of 8.0 microns or more and 99% of all particles with a size of 5-8 microns at the pressure and gas flow parameters specified by the manufacturer. However, changing the parameters of pressure and gas flow leads to a decrease in the cleaning efficiency of both the prototype and all the analogues discussed above. As a result, at partial operating modes of the multicyclone, the efficiency of gas purification in the cyclone element is reduced.
Циклонные элементы и их корпуса с сужающейся частью в виде параболической или полусферической оболочки выполняются литыми и характеризуются большей массой, материалоемкостью и трудоемкостью производства относительно аналогов с конической сужающейся частью, изготовленных из листового материала.Cyclone elements and their bodies with a tapered part in the form of a parabolic or hemispherical shell are cast and are characterized by a greater mass, material consumption and labor intensity of production compared to analogues with a tapered tapered part made of sheet material.
Задачи, решаемые изобретением:Problems solved by the invention:
- сократить массу, материалоемкость и трудоемкость циклонного элемента;- reduce the weight, material consumption and labor intensity of the cyclone element;
- повысить эффективность очистки газа при изменении параметров давления и расхода газа.- increase the efficiency of gas purification when changing the parameters of pressure and gas flow.
Технический результат от использования изобретения:The technical result from the use of the invention:
- сокращение расхода ресурсов в производстве циклонных элементов.- reduction of resource consumption in the production of cyclone elements.
- повышение надежности газоперекачивающего оборудования компрессорных станций.- increasing the reliability of gas-pumping equipment of compressor stations.
Изобретение реализуют в нескольких исполнениях.The invention is implemented in several versions.
1-е исполнение.1st execution.
Циклонный элемент мультициклона включает корпус с цилиндрической и сужающейся частями, направляющий аппарат и выхлопную трубу. Длина сужающейся части, по меньшей мере, вдвое меньше длины цилиндрической части. Сужающаяся часть выполнена в виде оболочки вращения с дугообразным профилем стенок и центральным отводным отверстием. Профиль стенок сужающейся части сопрягается с профилем стенок цилиндрической части. Направляющий аппарат выполнен в виде двух полу-улиток, входы которых расположены параллельно оси выхлопной трубы и направлены в противоположные стороны. Направляющий аппарат охватывает выхлопную трубу и закреплен на корпусе.The cyclone element of the multicyclone includes a housing with cylindrical and tapering parts, a guide vane and an exhaust pipe. The length of the tapering part is at least half the length of the cylindrical part. The tapering part is made in the form of a shell of revolution with an arcuate profile of the walls and a central outlet. The profile of the walls of the tapered part is matched with the profile of the walls of the cylindrical part. The guide apparatus is made in the form of two semi-volutes, the inlets of which are located parallel to the axis of the exhaust pipe and directed in opposite directions. The guide apparatus covers the exhaust pipe and is fixed on the body.
Для решения поставленной задачи длина сужающейся части корпуса связана с параметрами очищаемого потока газа, внутренним диаметром цилиндрической части корпуса и наружным диаметром выхлопной трубы в виде соотношения:To solve the problem, the length of the tapering part of the housing is related to the parameters of the gas flow being cleaned, the inner diameter of the cylindrical part of the housing and the outer diameter of the exhaust pipe in the form of the ratio:
где: «*» - индекс линейных размеров, выраженных в долях внутреннего диаметра цилиндрической части корпуса (см. размер В на фиг. 1), - длина сужающейся части корпуса; - наружный диаметр выхлопной трубы; d и d* - диаметр частицы пыли в мм и долях внутреннего диаметра цилиндрической части корпуса; μ - динамическая вязкость газа, Па⋅сек.; ρ - плотность частицы пыли, кг/м3; иt - тангенциальная скорость частицы пыли, принятая равной скорости потока газа на входе в цилиндрическую часть корпуса, м/сек.where: "*" - the index of linear dimensions, expressed in fractions of the inner diameter of the cylindrical part of the body (see dimension B in Fig. 1), - the length of the tapering part of the body; - outer diameter of the exhaust pipe; d and d* - dust particle diameter in mm and fractions of the inner diameter of the cylindrical part of the housing; μ - dynamic viscosity of gas, Pa⋅sec.; ρ is the density of dust particles, kg/m 3 ; and t is the tangential velocity of a dust particle, taken equal to the gas flow velocity at the inlet to the cylindrical part of the body, m/s.
Выражение в скобках содержит параметры очищаемого потока газа и для каждого месторождения имеет свое значение.The expression in parentheses contains the parameters of the gas flow to be cleaned and has its own meaning for each field.
Безразмерные линейные величины с индексом «*» позволяют использовать соотношение (1) и создавать геометрически подобные циклонные элементы для различных расходов газа. Обоснование соотношения (1) представлено в описании примера осуществления изобретения.Dimensionless linear quantities with index "*" allow using relation (1) and creating geometrically similar cyclone elements for different gas flow rates. The rationale for relation (1) is presented in the description of an exemplary embodiment of the invention.
Исполнение 1 обеспечивает сокращения массы, материалоемкости и трудоемкости циклонных элементов за счет применения для корпуса и выхлопной трубы заготовок из стандартного трубного проката. Длина сужающейся части, удовлетворяющей соотношению (1), исключает влияние дискретности стандартных размеров труб на эффективность очистки газа.
2-е исполнение.2nd execution.
Циклонный элемент мультициклона в исполнении 1, отличающийся тем, что профиль внутренней стенки сужающейся части корпуса выполнен дугой окружности, радиус которой по существу определен соотношением:Cyclone element of the multicyclone in
где: - радиус дуги окружности профиля; α - угол начала скатывания отделенных частиц жидкости под собственной тяжестью по стенкам сужающейся части, см. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М., «Химия», 1974. 416 с. С. 97-100.where: - radius of the profile circle arc; α - the angle of the beginning of the rolling of the separated particles of the liquid under its own weight along the walls of the tapering part, see Zimon A.D. Liquid adhesion and wetting. M., "Chemistry", 1974. 416 p. pp. 97-100.
Исполнение 2 обеспечивает скатывание частиц жидкости с внутренней стенки сужающейся части под собственной тяжестью и достаточную вогнутость внутренней стенки для исключения попадания частиц пыли и жидкости в восходящий поток. Исполнение повышает эффективность очистки газа на частичных режимах эксплуатации мультициклона.
3-е исполнение.3rd execution.
Циклонный элемент мультициклона в исполнении 2, отличающийся тем, что профиль внутренней стенки сужающейся части выполнен дугой окружности, радиус которой по существу определен соотношениями:The cyclone element of the multicyclone in
при:at:
Исполнение 3 обеспечивает технологическую возможность бездефектного изготовления цельноштампованного корпуса циклонного элемента в обжимном штампе из одной трубной заготовки. См. Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т.Т. 4. Листовая штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева; Ред. совет: Е.И. Семенов (пред) и др. - М.: Машиностроение, 1985-1987. - 544 с. Исполнение снижает массу материалоемкость и трудоемкость циклонного элемента.
4-е исполнение.4th execution.
Циклонный элемент мультициклона в одном из исполнений 1, 2, 3, отличающийся тем, что сужающаяся часть корпуса выполнена с кольцевой ступенью вокруг центрального отводного отверстия.Cyclone element of the multicyclone in one of the
Кольцевая ступень увеличивает площадь сечения потока газа, что приводит к местному падению скорости пристеночного слоя и радиальной составляющей силы сопротивления потока. Падение скорости уже насыщенного пылью и жидкостью пристеночного слоя исключает проскок частиц в восходящий поток очищенного газа. Осевая составляющая силы сопротивления нисходящего потока, центробежные силы, силы инерции и гравитации прижимают теряющие скорость частицы к поверхности ступени и отводят в центральное отверстие. Исполнение повышает эффективность очистки газа.The annular stage increases the cross-sectional area of the gas flow, which leads to a local drop in the velocity of the near-wall layer and the radial component of the flow resistance force. The drop in velocity of the near-wall layer already saturated with dust and liquid prevents particles from slipping into the ascending flow of purified gas. The axial component of the downward flow resistance force, centrifugal forces, inertial and gravitational forces press the particles losing speed to the surface of the stage and divert them into the central hole. The design increases the efficiency of gas cleaning.
5-е исполнение.5th execution.
Циклонный элемент мультициклона в одном из исполнений 1, 2, 3, 4 отличающийся тем, что полу-улитки направляющего аппарата выполнены в виде изогнутых цилиндрических оболочек, закрепленных между двумя овальными фланцами, цилиндрические оболочки и фланцы выполнены из листового материала и соединены сварными швами.Cyclone element of the multicyclone in one of the
Исполнение 5 обеспечивает сокращения массы, материалоемкости и трудоемкости циклонных элементов за счет формообразования деталей из листового материала, применения программируемой лазерной резки и гибочного оборудования.
На фиг. 1 представлен общий вид предпочтительной конструкции циклонного элемента, на фиг. 2 - геометрические параметры соотношения (1), на фиг. 3 - выносной элемент А на фиг. 1 с указанием сил, действующих на отделяемую частицу пыли, и ее скорости.In FIG. 1 is a general view of a preferred design of the cyclone element, FIG. 2 - geometrical parameters of relation (1), in Fig. 3 - remote element A in Fig. 1 indicating the forces acting on the separated dust particle and its speed.
Соотношение (1) получено из анализа движения частицы пыли в сужающейся части циклонного элемента.Relation (1) was obtained from the analysis of the motion of a dust particle in the converging part of the cyclone element.
На частицу пыли действует сила гравитации, сила сопротивления закрученного потока газа, несущая частицу по нисходящей траектории в виде сужающейся спирали, и центробежная силаA dust particle is affected by the gravitational force, the resistance force of the swirling gas flow, which carries the particle along a downward trajectory in the form of a narrowing spiral, and the centrifugal force
Радиальная составляющая силы сопротивления потока газа определяется по формуле Стокса:The radial component of the gas flow resistance force is determined by the Stokes formula:
где: FS - сила сопротивления потока газа, Н; иR - радиальная скорость потока газа в сужающейся части циклонного элемента, м/сек.where: F S - gas flow resistance force, N; and R is the radial velocity of the gas flow in the converging part of the cyclone element, m/sec.
Центробежная сила:Centrifugal force:
где: Fc - центробежная сила, Н.where: F c - centrifugal force, N.
Радиальная скорость потока газа определяется из условия равенства расходов газа на входе в цилиндрическую часть корпуса циклонного элемента и в цилиндрическом сечении сужающейся части диаметром De и длиной Le:The radial gas flow rate is determined from the condition of equality of gas flow rates at the inlet to the cylindrical part of the cyclone element body and in the cylindrical section of the tapering part with a diameter D e and length L e :
где: Qc - расход газа на входе в цилиндрическую часть корпуса, м3/сек. QS - расход газа в цилиндрическом сечении диаметром De и длиной Le, м3/сек.where: Q c - gas flow rate at the inlet to the cylindrical part of the body, m 3 / sec. Q S - gas flow rate in a cylindrical section with a diameter D e and length L e , m 3 /sec.
Из (7)-(9) следует:From (7)-(9) follows:
Для предотвращения попадания частицы пыли в восходящий поток газа, на окружности входа в сужающийся поток диаметром De, центробежная сила должна быть больше силы сопротивления потока газа:To prevent dust particles from entering the ascending gas flow, on the circumference of the entrance to the narrowing flow with a diameter D e , the centrifugal force must be greater than the resistance force of the gas flow:
Из (5), (6), (10), (11) установлена связь геометрических параметров циклонного элемента и параметров очищаемого газа:From (5), (6), (10), (11) the relationship between the geometric parameters of the cyclone element and the parameters of the gas being purified is established:
После представления линейных размеров левой части (12) в долях внутреннего диаметра цилиндрической части корпуса (делением числителя и знаменателя левой части на D), связь геометрических параметров циклонного элемента и параметров очищаемого газа получена в обобщающем безразмерном виде:After representing the linear dimensions of the left side (12) in fractions of the inner diameter of the cylindrical part of the body (by dividing the numerator and denominator of the left side by D), the relationship between the geometric parameters of the cyclone element and the parameters of the gas being purified was obtained in a generalized dimensionless form:
Из (13) следует соотношение (1) для длины сужающейся части.From (13) relation (1) follows for the length of the tapered part.
Предпочтительная конструкция циклонного элемента мультициклона включает признаки всех описанных исполнений. Циклонный элемент мультициклона включает цельноштампованный корпус 1 с цилиндрической 2 и сужающейся 3 частями, направляющий аппарат 4 и выхлопную трубу 5. Корпус 1, направляющий аппарат 4 и выхлопная труба 5 соединены сварными швами. Полу-улитки направляющего аппарата выполнены в виде изогнутых цилиндрических оболочек 6, закрепленных между двумя овальными фланцами 7. Цилиндрические оболочки и фланцы выполнены из листового материала и соединены сварными швами. Входы 8 полу-улиток направляющего аппарата параллельны оси выхлопной трубы и направлены в противоположные стороны. Направляющий аппарат 4 охватывает выхлопную трубу 5 и закреплен на цилиндрической части корпуса 1.The preferred design of the cyclone element of the multicyclone includes the features of all the described designs. The cyclone element of the multicyclone includes a one-piece forged
Длина сужающейся части 2 корпуса, по меньшей мере, вдвое меньше длины его цилиндрической части 1. Сужающаяся часть корпуса выполнена в виде оболочки вращения с центральным отводным отверстием и дугообразным профилем стенок. Профиль стенок сужающейся части сопрягается с профилем стенок цилиндрической части.The length of the tapering
Длина сужающейся части циклонного элемента определена соотношением (1). Профиль внутренней стенки сужающейся части выполнен дугой окружности, радиус которой определен соотношениями (2), (3), (4).The length of the tapering part of the cyclone element is determined by relation (1). The profile of the inner wall of the tapering part is made by an arc of a circle, the radius of which is determined by relations (2), (3), (4).
Цельноштампованный корпус 5 выполнен из одной трубной заготовки в обжимном штампе. Корпус 5 выполнен из стандартной трубы с внутренним диаметром!), а выхлопная труба из стандартной трубы с наружным диаметром De. Длина Le сужающейся части исключает влияние дискретности размеров стандартных труб на эффективность очистки газа.The one-piece forged
Сужающаяся часть циклонного элемента выполнена с кольцевой ступенью 9 вокруг центрального отводного отверстия.The tapering part of the cyclone element is made with an
Циклонный элемент мультициклона работает следующим образом.The cyclone element of the multicyclone operates as follows.
Очищаемый газ поступает через входы 8 двух полу-улиток направляющего аппарата 4 и двумя закрученными потоками направляется в цилиндрическую часть 2 корпуса 1.The gas to be purified enters through the
В удлиненной цилиндрической части корпуса слои осажденной жидкости сползают в сужающуюся часть вне зоны пониженного давления. Сила сопротивления закрученного потока газа несет частицу пыли по нисходящей траектории в виде цилиндрической спирали. Центробежная сила, направляет частицы пыли и жидкости к стенке циклона. Частицы пыли и жидкости концентрируются в пристеночном слое потока газа. Силы касательных ударов о цилиндрическую стенку недостаточно для проскока частиц в восходящий поток газа.In the elongated cylindrical part of the housing, the layers of the deposited liquid slide into the tapered part outside the low pressure zone. The resistance force of the swirling gas flow carries the dust particle along a downward trajectory in the form of a cylindrical spiral. Centrifugal force directs dust and liquid particles to the cyclone wall. Dust and liquid particles are concentrated in the near-wall layer of the gas flow. The force of tangential impacts against the cylindrical wall is not enough for particles to slip into the ascending gas flow.
В короткой сужающейся части 3 корпуса 1 направление газового потока меняется - поток становится восходящим. Кольцевая ступень 9 увеличивает площадь сечения потока газа, что приводит к местному падению скорости пристеночного слоя и радиальной составляющей силы сопротивления потока. Падение скорости уже насыщенного пылью и жидкостью пристеночного слоя исключает проскок частиц в восходящий поток очищенного газа. Осевая составляющая силы сопротивления нисходящего потока, центробежные силы, силы инерции и гравитации прижимают теряющие скорость частицы к поверхности ступени и отводят в центральное отверстие.In the
Изобретение позволяет производить циклонные элементы из стандартных труб и листового материала с применением высокопроизводительных технологических процессов штамповки, программируемой лазерной резки и гибочного оборудования.EFFECT: invention makes it possible to produce cyclone elements from standard pipes and sheet material using high-performance stamping processes, programmable laser cutting and bending equipment.
От аналогов изделие отличается меньшей массой, меньшей материалоемкостью, меньшей трудоемкостью производства и лучшей эффективностью очистки газ.The product differs from analogues in its lower weight, lower material consumption, lower labor intensity of production and better efficiency of gas purification.
Производство предлагаемого циклонного элемента реализовано в условиях металлообрабатывающего завода.The production of the proposed cyclone element is implemented in a metalworking plant.
Промышленная применимость изобретения подтверждена испытаниями опытного образца мультициклона с комплектом предлагаемых циклонных элементов.The industrial applicability of the invention is confirmed by testing a prototype multicyclone with a set of proposed cyclone elements.
Claims (12)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022108004A RU2022108004A (en) | 2022-06-21 |
RU2781925C2 true RU2781925C2 (en) | 2022-10-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1207034A (en) * | 1968-11-26 | 1970-09-30 | Polysius Gmbh | Installation for cleaning dust-laden exhaust gases |
RU2099149C1 (en) * | 1993-11-05 | 1997-12-20 | Александр Сергеевич Цветко | Cyclone member |
RU2261643C1 (en) * | 2004-02-11 | 2005-10-10 | Самсунг Гвангджу Электроникс Ко., Лтд. | Cyclone-type dust collector |
RU2545544C2 (en) * | 2007-03-26 | 2015-04-10 | Твистер Б.В. | Cyclone separator for fluid media |
RU2664985C1 (en) * | 2017-10-26 | 2018-08-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно- Производственное Предприятие "Циклоностроение Экомир" | Method and device for purification of air-dust flow |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1207034A (en) * | 1968-11-26 | 1970-09-30 | Polysius Gmbh | Installation for cleaning dust-laden exhaust gases |
RU2099149C1 (en) * | 1993-11-05 | 1997-12-20 | Александр Сергеевич Цветко | Cyclone member |
RU2261643C1 (en) * | 2004-02-11 | 2005-10-10 | Самсунг Гвангджу Электроникс Ко., Лтд. | Cyclone-type dust collector |
RU2545544C2 (en) * | 2007-03-26 | 2015-04-10 | Твистер Б.В. | Cyclone separator for fluid media |
RU2664985C1 (en) * | 2017-10-26 | 2018-08-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно- Производственное Предприятие "Циклоностроение Экомир" | Method and device for purification of air-dust flow |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
AMCS Series Multi-Cyclone Separator/ Section: A100/ Bulletin: A100.45/ Date: 3/1/98/Supersedes: 3/79/ Найдено в Интернет http://www.serkon.com.tr/urunler/andersonseperator/A100.45.pdf. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7288139B1 (en) | Three-phase cyclonic fluid separator with a debris trap | |
US20060157406A1 (en) | Rotary separator and method | |
US20110226129A1 (en) | Cyclone separator and separation method | |
GB2319738A (en) | Apparatus for separating particles from a fluid flow | |
Bashir | Design and fabrication of cyclone separator | |
US20060107837A1 (en) | Three-phase cyclonic fluid separator | |
RU2781925C2 (en) | Cyclone element of multicyclone | |
RU213107U1 (en) | CYCLONE ELEMENT OF MULTICYCLONE | |
US8950590B2 (en) | Cyclonic flow separator | |
Brouwers | Phase separation in centrifugal fields with emphasis on the rotational particle separator | |
CN110732188B (en) | In-pipe phase separation and split-flow type high-flow-rate gas-liquid separation device and method | |
RU2367523C1 (en) | Cyclone | |
JP7002566B2 (en) | Separator and refrigeration cycle equipment | |
US20200070079A1 (en) | Filtration System | |
Parvaz et al. | Influence of gas exhaust geometry on flow pattern, performance, and erosion rate of a gas cyclone | |
JP2022554328A (en) | Two-phase separator device incorporating inertial separation and porous media extraction | |
JPH05312438A (en) | Centrifugal oil separator | |
Zhang et al. | Numerical study on the flow field and separation efficiency of a rotary drum separator | |
EP1531942B1 (en) | A device for a cyclone scrubber | |
CN208154551U (en) | A kind of kitchen ventilator with various temperature field oil smoke subassembly | |
JP2004081957A (en) | Cyclone | |
CN107398361B (en) | Axial cyclone, method and system suitable for gas-solid two-phase separation | |
CN110743253A (en) | Pipeline type high-flow-rate gas-liquid separation device and method | |
RU221354U1 (en) | HYDROCYCLONE | |
Rashid et al. | Comparison of the performance of MR-deDuster with other conventional cyclones |