Турбоциклон
Иллюстрации
Реферат
ТУРБОЦИКЛОН, содерж&дШй вертикальный корпус с крышкой, на которой смонтировано на вращёиоЕ емся валу рабочее колесо-эавихрител1Ь, выполненное .в виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки с выходной кромкой, расположенной на диаметре, меньшем нарузшого диаметра дисков, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности. сепа рации газовой фазы за счет предварительного сниже ния вязкости разделяемойМногофазной среды, лопатки закреплены на промежуточном диске, а верхний и нижний диски снабжены стойками и установлены с возможностью осевого переме (Л щения относительно корпуса.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
ОВЗ
РЕСПУБЛИК
З В В 04 С. 3/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3258454/23-26 (22) 25.12.80 (46 23.04.83. Бюл.8 15 (72) О.И. Добкин, П.Б. Кузнецов, Е.М. Любимов, A.A. Петросянц, Н.Н. Самохвалов, А.В. Семеновых, А.ф. Сказыткин .и Д.С..Скворцов (71) Московский ордена. Октябрьской
Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой; промышленности им. И..М..Губкина . (53) 621.928.37(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 348235, кл. В 04 С 5/30, 1970
2. Авторское свидетельство СССР
9 159799, кл. В 04 С 3/06, 1962...SU„„129 1 А (54) (57) ТУРБОЦИКЛОН, содержащнй вертикальный корпус с крышкой, на которой смонтировано на вращающемся валу рабочее колесо-эавихритель, выполненное s виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки с выходной кромкой, расположенной на диаметре, меньшем наружного диаметра дисков, входной и выходной патрубки, о т л и ч а ющ и й.с я тем, что, с целью повышения эффективности. сепарации газовой фазы за счет предварительного сниже« ния вязкости разделяемой многофазнои среды, -лопатки закреплены на промежуточном диске, а верхний и нижний диски снабжены стойками и установ- I лены с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.
1012991
Изобретение относится к устройствам для отделения газовой фазы из многокомпонентной среды в поле центробежных сил и может быть использо-. вано в химической, газовой, нефтяной и нефтеперерабатывающей промыш- 5 ленности.
Известен турбоциклон, содержащий вертикальный корпус с входным и выходными патрубками, установленное.на. вращающемся валу внутри корпуса ко- 30 лесо-завихритель (1 .
Недостатком известной конструкции турбоциклона является то, что эффек« тивность работы этого устройства сильно падает с повышением вязкости 15 разделяемой среды. Серьезные затруд- нения возникают при необходимости выделить газовую фазу из неньютоновских сред, обладающих структурно- ле-. ханическими свойствами, например из 20 гаэоводонефтяных эмульсий некоторых месторождений, из бурсовых растворов и т. д.
Вязкость сред, характеризующихся в статических условиях структурной решеткой, можно существенно понизить путем разрушения первоначальной структуры. При этом желаемый эффект легче всего достигается при создании в среде напряжений сдвига, например, при пропускании среды через поле градиентов скорости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является турбоциклон, содержащий вертикальный корпус с крышкой, на которой смонтировано на вращающемся валу рабочее колесо«эавихритель, выполненоое в виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки с выходной кромкой, рас-40 положенной на диаметре, меньшем наружного диаметра дисков, входной и выходные патрубки (2 ),.
Недостаток известного устройства низкая эффективность сепарации газо- 45 вой фазы.
Цель изобретения — повышение эфФективности сепарации газовой фазы за счет предварительного снижения вязкости разделяемой многофазной среды.
Поставленная цель достигается тем, что в турбоциклоне, содержащем вертикальный корпус с крышкой, на которой смонтировано на вращающемся валу рабочее колесо-завихритель, выполненное в виде трех профилированных дисков, между которыми установлены лопатки с выходной кромкой, расположенной на диаметре, меньшем наружного диаметра дисков, входной и выход- 60 ные патрубки, лопатки закреплены на промежуточном диске, а верхний и нижний диски снабжены стойками и установлены с возможностью осевого перемещения относитеЛьно корпуса. . 65
Снижение вязкости неньютоновской разделяемой среды достигается путем создания в межлопаточных каналах рабочего колеса и на его периферии между взаимодействующими дисками в поперечном сечении потока градиентов скорости, достаточных для полного разрушения структуры.
Высота межлопаточных каналов в
8-10 раз меньше их ширины: гидравлический диаметр такого канала весыла мал, и следовательно, относительно велико трение потока об ограничающие
его стенки. Особенно значительные силы трения (а следовательно, и градиенты скорости) возникают в поперечном сечении потока в слоях жидкости, непосредственно примыкающих к. неподвижным дискам. Кроме того, наличие в межлопаточном канале поверхностей, перемещающихся по отношению к потоку со значительными относительными скоростями приводит к возникновению в поперечном сечении потока устойчивого вихря, обеспечивающего непрерывную смену объемов жидкости у поверхности неподвижного диска.
Наличие беэлопаточного кольца на периферии рабочего колеса позволяет
Израсходовать полученную в каналах рабочего колеса потенциальную энергию на достижение полезных эффектов . разрушение структуры и упорядочение потока в самых каналах. В результате наблюдается рост КЛД рабочего колесазавихрителя.
Установленные на валу вращающиеся
;циски также выполнены "плавающими" и их осевое положение определяется взаимодействием кромок их лопаток с гладкими дисками. С целью повышения износостойкости, кромки лопаток и взаимодейст-. вующие с ними поверхности неподвижных дисков выполнены иэ специально подобранных из ноСостойких материалов, обеспечивающих высокую долговечность трущихся пар, несмотря на большие окружные скорости.
Наличие осевой свободы, как у вращающихся, так и у.неподвижных дисков обеспечивает пропуск механических примесей через рабочее колесо в том случае, если размер включений, превышает высоту межлопаточного канала.
На фиг. 1 представлен турбоциклон, общий вид; на фиг. 2 - рабочее колесо-завихрителя.
Турбоциклон состоит из корпуса 1, электродвигателя 2, муфты 3, подшип- никовой опоры 4, рабочего колесаэавихрителя 5, установленного на вращающемся валу 6 и смонтированного на крышке корпуса, газоотводящей трубы 7, стоек 8, верхнего диска 9, промежу-. точногъ диска 19 и нижнего диска 11 °
На промежуточном. диске 10 закреплены лопатки 12.
- =.1012991 и
Турбоциклон работает следующим образом.
Иногофазная среда, пройдя через входной патрубок, поступает на вход рабочего колеса 5. Рабочее колесо 5 состоит из трех, выполненных с возможностью осевого перемещения и гидравлкчески взаимодействующих дисков
-9-11.
Диски 9 и 11 неподвижно закреплены в корпусе на стойках 8; диск 10 вращается вместе с приводным валом 6 . от двигателя 2. Лопатки 12 выполненызаодно с диском,10. Зазор между тор.цамк лопаток и неподвижными дисками
9 и 11 компенсируется автоматически эа счет веса дисков.
Рабочая среда, взаимодействуя с лопатками рабочего колеса, получает .приращение-энергии, эа счет которой отбрасывается на внутреннюю поверхность корпуса циклона. При .нормальном протекании. рабочего процесса на внутренней поверхности циклона образуется тонкий слой движущейся вниз no:спирали среды. Газовая. фаза,, выделяющаяся.иэ этого слоя в поле. центробежных сил, через гаэоотводящую трубу 7, расположенную по центру корпуса, отсасывается.в saкуумную систему. Отсепарированнаяжидкость стекает по корпусу вниз к выходному патрубку.
B предлагаемой конструкции снижение вязкости среды достигается за счет того, что среда (обладающаяструктурно-механическими свойствами) пропускается через цоле градиентов !
О скорости, образованное гидравлическк взаимодействующими вращающимися 10 и неподвижными 9 и 11 дисками рабочего колеса.!
5 B колесе-эавихрителе скорости жидкости относительно стеною межлопаточного канала лежат обычно s пре» делах 3,5-5 м/с. Окружныв скорости на периферии рабочего колеса в
20 6-10 раз больше. поэтому именно окружную составляющую целесообразно использовать для быстрого и глубоко». го разрушения структуры разделяембй среды-, что повьыает эффбктквкостьсепарации газовой фазы эа счет предварительного снижения.вязкости раэ . деляемой многофаэной среды.
1012991
Фие. 2
Составитель Э. Яшкова
Редактор Н, Рогулич ТехредЛ.Пекарь Корректор Ю.Макаренко
Закаэ 2846/10 Тираж 577 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ею» Ю
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4