Секция жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках

Предложена секция жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках, включающая основание волнообразного профиля, восходящие и нисходящие образующие которого, переходящие друг в друга в вершинах профиля, образуют гребни, расположенные симметрично относительно и со смещением на 0,5 шага волны вдоль оси волны, и установленные на гребнях основания захваты влаги, в которой захваты влаги повторяют профиль гребней основания и так закреплены на восходящей образующей гребня с прилеганием к последней одной из кромок, а образующие захватов влаги от вершин до кромок имеют такие длины, что Н - h=(0,3÷0,7)h, где h - расстояние от вершины гребня до оси волны основания; Н - расстояние от вершины захвата влаги до оси волны основания, а другая кромка захвата влаги расположена в пространстве между плоскостью вершин гребней и осевой плоскостью волн основания, при этом волнообразный профиль имеет параметры L=(2,5÷4,0)h, где L - длина волны, кроме того основание содержит от двух до четырех волн, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам разделения фаз газожидкостных потоков, и может быть использована в химической, энергетической, атомной, в области кондиционирования и других отраслях промышленности.

Известны получившие широкое распространение в перечисленных отраслях промышленности секции жалюзи из гофрированных листов преимущественно с тремя волнами гофр, предназначенные для отделения жидкости в двухфазных потоках (Руководящий технический материал. Сепараторы - пароперегреватели турбин АЭС. Расчет и проектирование. РТМ 108.020.107-84. НПО ЦКТИ, Л, 1986). В свое время гладкие жалюзи удовлетворяли требованиям к эффективности сепарации в них (выходная влажность потока допускалась до 1%), условиям компактности сепаратора из гладких секций жалюзи.

Недостатками сепараторов из гладких секций жалюзи являются невысокие допустимые скорости набегания потока на жалюзи, относительно небольшая допустимая высота пакета жалюзи, что приводит к усложнению системы дренажа сепарата, снижению эффективности сепарации из-за взаимного влияния параллельных дренажных каналов. Гладкие секции жалюзи не удовлетворяют современным повышенным требованиям к эффективности сепараторов, вызванными необходимостью повышения экономичности аппаратов, к компактности аппаратов за счет уменьшения габаритов сепаратора.

Наиболее близким к заявленному решению - прототипом - является исполнение секций жалюзи Powervane (Гредасов П.О., Модернизация сепараторов-пароперегревателей СПП-500-1, _spp.doc, рис.1). Эти секции жалюзи имеют сложный волнообразный профиль и состоят из нескольких штампованных и сваренных между собой пластин, образующих гофры волн секции жалюзи, влагоулавливающие захваты и карманы, защищающие уловленную влагу от прямого воздействия потока.

При хороших сепарационных и гидродинамических характеристиках жалюзи Powervane имеют и недостатки. Конструкция их сложна и дорога в производстве, требует специального сварочного, штамповочного и сборочного оборудования. При количестве гофр волн секции жалюзи равном 4 ширина секции жалюзи достигает 230 мм, что не позволяет скомпоновать сепаратор в корпусе ограниченного диаметра. Большая высота - 2 м по условиям прочности конструкции предъявляет повышенные требования к организации безотрывного течения набегающего на жалюзи потока.

Цель полезной модели - упрощение конструкции при одновременном повышении эффективности сепарации.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции секции жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках, включающей основание волнообразного профиля, восходящие и нисходящие образующие которого, переходящие друг в друга в вершинах профиля, образуют гребни, расположенные симметрично относительно и со смещением на 0,5 шага волны вдоль оси волны, и установленные на гребнях основания захваты влаги, захваты влаги повторяют профиль гребней основания, имеют вершину и кромки и так закреплены на восходящей образующей гребня с прилеганием к последней одной из кромок, а образующие захватов влаги от вершин до кромок имеют такие длины, что Н - h=(0,3÷0,7)h, где h - расстояние от вершины гребня до оси волны основания, Н - расстояние от вершины захвата влаги до оси волны основания, а другая кромка захвата влаги расположена в пространстве между плоскостью вершин гребней и осевой плоскостью волн основания, при этом волнообразный профиль имеет параметры L=(2,5÷4,0)h, где L - длина волны, и основание содержит от двух до четырех волн.

Техническим результатом полезной модели является упрощение и удешевление конструкции, обусловленные простотой и технологичностью основания и захватов, их оптимальными количественными и геометрическими параметрами, что в свою очередь в отношении сепарационных устройств с применением заявленных секций жалюзи обеспечивает повышение нагрузки, получение наименьшей конечной влажности после сепаратора, снижение гидравлического сопротивления.

Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показан общий вид секции жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках; на фиг.2 приведены зависимости эффективности сепарации и гидравлического сопротивления секций жалюзи с различным количеством волн для одинаковых скорости набегания влажного потока на секцию жалюзи и высоты пакета секций жалюзи.

Полезная модель осуществляется следующим образом.

Основание 1 секции жалюзи выполнено из простого и технологичного волнообразного профиля, восходящие 2 и нисходящие 3 (навстречу двухфазному потоку, направление которого на фиг.1 условно показано стрелкой) образующие которого, переходящие друг в друга в вершинах 4 и впадинах 5 профиля, образуют гребни 6 (на фиг.1 выделен жирной линией), расположенные симметрично относительно и со смещением на 0,5 шага волны вдоль оси 7 волны.

Захваты 8 влаги повторяют профиль гребней 6 и могут быть получены, например, путем резки волнообразного профиля. Захвату такой формы присущ протяженный прямой участок захвата по ходу потока, что способствует удержанию уловленной влаги.

Каждый захват 8 накладываются на гребень 6 и смещается вдоль восходящей образующей 2. Опыты показывают, что в зависимости от конкретных условий диапазон оптимальных величин такого смещения может быть описан следующей формулой:

H-h=(0,3÷0,7)h

где h - расстояние от вершины гребня до оси волны основания (высота гребня);

Н - расстояние от вершины захвата влаги до оси волны основания.

Установленный на требуемом уровне захват 8 крепится к гребню 6, например, сваркой.

При изготовлении захватов следует учесть еще один существенный параметр. После крепления к гребню 6 свободная кромка 9 захвата 8 должна располагаться в пространстве между плоскостью вершин гребней и осевой плоскостью волны основания.

Опыты показали, что выход за указанные параметры существенно ухудшает эксплуатационные параметры, а именно: выше плоскости вершин гребней - скачкообразно возрастает гидравлическое сопротивление, а ниже осевой плоскости волны основания - скачкообразно падает эффективность влагоотделения.

Опытным путем установлено, что оптимальные геометрические параметры волнообразного профиля, используемого для основания секции жалюзи, так же, как и для гладких волнообразных секций жалюзи, могут быть описаны следующей формулой:

L=(2,5÷4,0)h

где L - длина волны.

Оптимальное количество волн секции жалюзи определяется на основе экспериментальных данных. Как следует из фиг.2, при оптимальной длине секции жалюзи эффективность влагоотделения в секции жалюзи практически достигает максимума уже при 2-х волнах, при увеличении длины секции жалюзи эффективность двухволновых жалюзи снижается. При количестве волн секции жалюзи больше 4-х эффективность сепарации остается на постоянном уровне, гидравлическое сопротивление при этом возрастает. Поэтому количество волн в секции жалюзи целесообразно устанавливать от 2-х до 4-х.

На выходной части секции жалюзи установлена отогнутая пластина 10 как завершающее влагозахватывающее устройство.

При установке в пакет сепаратора секции жалюзи дистанционируются втулками, через которые и через отверстия в секциях жалюзи пропускаются шпильки (на фиг. не показано), которыми стягиваются секции жалюзи для поддержания заданного шага между ними.

Таким образом предложенное техническое решение весьма просто, технологично и не дорого в исполнении и, вместе с тем, обеспечивает высокую эффективность сепарации.

1. Секция жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках, включающая основание волнообразного профиля, восходящие и нисходящие образующие которого, переходящие друг в друга в вершинах профиля, образуют гребни, расположенные симметрично относительно и со смещением на 0,5 шага волны вдоль оси волны, и установленные на гребнях основания захваты влаги, отличающаяся тем, что захваты влаги повторяют профиль гребней основания, имеют вершину и кромки и так закреплены на восходящей образующей гребня с прилеганием к последней одной из кромок, а образующие захватов влаги от вершин до кромок имеют такие длины, что

H-h=(0,3÷0,7)h,

где h - расстояние от вершины гребня до оси волны основания; Н - расстояние от вершины захвата влаги до оси волны основания, а другая кромка захвата влаги расположена в пространстве между плоскостью вершин гребней и осевой плоскостью волн основания.

2. Секция жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках по п.1, отличающаяся тем, что волнообразный профиль имеет параметры

L=(2,5÷4,0)h,

где L - длина волны.

3. Секция жалюзи для отделения жидкости в двухфазных потоках по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что основание содержит от двух до четырех волн.