Завихритель
Полезная модель относится к энергетике, в частности, к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях и может быть использована в трубопроводах с двухфазными потоками.
Завихритель, содержащий корпус, выполненный в виде изогнутого трубопровода, на концах которого установлены фланцы, а на внутренней поверхности корпуса выполнены эвольвентные направляющие, имеющие со стороны входа потока протяженность 5-8 D, где D - диаметр трубы, отличающийся тем, что в качестве направляющих выполнены крученые ленточные полосы высотой 0,10-0,15 D, причем угол закрутки лент составляет от 120° до 180°, в зависимости от скорости и режима течения потока в трубопроводе,
Применение заявляемого устройства позволяет выровнять скорости потока по сечению, повысить эффективность его закрутки перед входом в поворотный участок, снизить виброускорение и амплитуду низкочастотных вибраций труб на 25-30% и, как результат, увеличить ресурс трубопровода на данном участке.
Полезная модель относится к энергетике, в частности, к области производства тепловой и электрической энергии на тепловых и атомных электростанциях и может быть использована в трубопроводах с двухфазными потоками.
Из уровня техники известен аналог - устройство для воздействия на поток текучей среды (заявка на изобретение №1785115, опубликованная 10.05.96 года по МПК F 15 D 1/02), содержащее осесимметричный канал для прокачивания основной текучей среды. С существенными признаками заявляемой полезной модели совпадает следующая совокупность признаков аналога: "содержащее осесимметричный канал для прокачивания основной текучей среды и устройство для регулируемого гидродинамического возбуждения потока текучей среды". Недостатками аналога являются: большое гидравлическое сопротивление устройства и необходимость затрат энергии на подачу возмущающей струи.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, прототипом полезной модели является завихритель, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого выполнены эвольвентные канавки МПК 7 F 15 D 1/ 04, заявка №2004107612, патент №41499). Недостатками прототипа являются: утонение стенки цилиндрического корпуса, ведущее к снижению его прочности, малый коэффициент трения при взаимодействии теплоносителя и направляющих канавок, что при больших скоростях потока ведет к снижению эффекта закручивания, вплоть до его исчезновения.
Указанная задача решается тем, что в известном завихрителе, содержащем корпус, выполненный в виде изогнутого трубопровода на концах которого установлены фланцы, а на внутренней поверхности корпуса выполнены эвольвентные направляющие, имеющие со стороны входа потока протяженность 5-8 D, где D - диаметр трубы, отличающийся тем, что в качестве направляющих выполнены крученые ленточные полосы высотой 0,10-0,15D, причем угол закрутки лент составляет от 120° до 180°. На чертеже (фиг.1) представлена схема конструкции завихрителя, где
1 - корпус трубопровода;
2 - фланцы, приваренные к концам корпуса;
3 - направляющие металлические ленты.
В приложении представлены фотографии завихрителя:
Фиг 2 - фото входного фланца завихрителя; Фиг.3 - корпус завихрителя.
Завихритель работает следующим образом, При вхождении потока текучей среды в корпус завихрителя направляющие ленты, выполненные с
закруткой, завихряют поток текучей среды перед поворотным участком и разворачивают его по внутреннему периметру. Скорости течения среды по сечению трубы при вхождении потока в поворот после завихрителя все время выравниваются и разность давлений на стенках большого и малого радиусов поворота стремится к нулю. Таким образом, снижается давление на наружную стенку внутреннего поворотного участка, выравниваются давления на внешнем и наружном радиусах поворотного участка внутри трубы, что приводит к снижению вибрации трубопровода.
Завихритель с углом закрутки лент на 180° предназначен для режима течения двухфазного потока в диапазоне чисел Рейнольдса 1000<Re<2000, a завихритель с углом закрутки лент на 120° - 2000<Re<4000. Завихритель своими фланцами крепится к трубопроводу. Длина прямолинейной зоны завихрителя с лентами перед поворотным участком составляет 5-8 D, что обуславливается протяженностью участка стабилизации потока текучей среды, которая составляет 30-50 калибров (D) после воздействия со стороны завихряющей части, в зависимости от режима течения потока в трубопроводе, характеризующегося расходными характеристиками (значениями чисел Рейнольдса) и газосодержанием.
При внедрении полезной модели получены следующие технические результаты: повышение эффективности закручивания перед вхождением потока в поворотный участок и, как следствие, - снижение амплитуды вибрации и виброускорения труб на 25-30%, что увеличивает ресурс трубопровода на данном участке.
Результаты влияния закручивающих лент на снижение вибраций трубопровода в поворотном участке приведены в таблице 1. Определяющим показателем для выбора типа завихрителя из числа исследуемых образцов с различным количеством завихряющих лент являлось относительное снижение вибраций трубопровода (виброскорости, мм/с2). Из табл.1 следует, что наибольшим эффектом снижения вибрации отвечают конструкции завихрителей с заявленными характеристиками закручивающих лент.
| Таблица 1ЗАВИХРИТЕЛЬ Таблица результатов влияния вставок - завихрителей на снижение вибраций трубопровода в поворотном участке | ||||||||
| G. м3/ч |  | Угол закрутки завихряющих лент в.полости вставки | ||||||
| 0 (гладкая труба) | 120° | 180° | 270° | |||||
| 5 | 0,75 | Виброускорение трубопровода (мм/с2) Относительное снижение виброускорения (%%) | ||||||
| 1,06 | 0,79 | Снижение в среднем на 25% | 0,66 | Снижение в среднем на 35% | 0,69 | Снижение в среднем на 30% | ||
| 0,5 | 1,18 | 0,85 | 0,71 | 0,72 | ||||
| 0 | 3,39 | 2,37 | 1,62 | 1,65 | ||||
| 10 | 0,75 | 4,31 | 2,32 | Снижение в среднем на 0,35% | 1,82 | Снижение в среднем на 0,42% | 1,88 | Снижение в среднем на 37% |
| 0,5 | 4,48 | 2,51 | 1,88 | 1,92 | ||||
| 0 | 7,06 | 4,21 | 3,02 | 3,1 | ||||
| 15 | 0,75 | 5,97 | 4,26 | Снижение в среднем на 0,30% | 2,93 | Снижение в среднем на 0,50% | 3,05 | Снижение в среднем на 43% |
| 0,5 | 6,33 | 4,63 | 3,05 | 3,1 | ||||
| 0 | 11,07 | 6,19 | 4,86 | 4,95 | ||||
Завихритель, содержащий корпус, выполненный в виде изогнутого трубопровода на концах которого установлены фланцы, а на внутренней поверхности корпуса выполнены эвольвентные направляющие, имеющие со стороны входа потока протяженность 5-8 D, где D - диаметр трубы, отличающийся тем, что в качестве направляющих выполнены крученые ленточные полосы высотой 0,10-0,15D, причем угол закрутки ленточных полос составляет от 120 до 180°.
