一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，包括一級(jí)分離器與二級(jí)分離器，其中一級(jí)分離器包括圓筒狀外管和螺旋繞片，螺旋繞片設(shè)置于圓筒狀外管內(nèi)部；二級(jí)分離器包括文丘里管和均流筒，均流筒為內(nèi)部設(shè)置有均流板的筒；文丘里管一端和均流筒相連接，另一端和圓筒狀外管連接。本發(fā)明通過(guò)螺旋繞片和圓筒狀外管的一體化設(shè)置消除了現(xiàn)有技術(shù)中密封接觸配合的問(wèn)題，避免了該問(wèn)題對(duì)流場(chǎng)特性的不利影響。本發(fā)明利用螺旋繞片的離心作用、文丘里管與導(dǎo)流筒的流場(chǎng)突變實(shí)現(xiàn)多級(jí)分離。
【專利說(shuō)明】
一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于介質(zhì)分離領(lǐng)域，具體涉及一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002 ]氣液(霧、小顆粒物)分離裝置是石油、化工、冶金、電力、制藥、內(nèi)燃機(jī)、煙氣凈化等領(lǐng)域的常見(jiàn)設(shè)備。目前，對(duì)氣體與液體的分離作業(yè)主要采用攔截分離結(jié)構(gòu)、旋流分離結(jié)構(gòu)和冷凍分離結(jié)構(gòu)。上述三種氣液分離結(jié)構(gòu)中，有的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，分離工藝過(guò)程多，增加生產(chǎn)作業(yè)成本;有的結(jié)構(gòu)分離效果和適應(yīng)能力及通用性差，使用受到限制。
[0003]目前氣液分離裝置采用的分離結(jié)構(gòu)很多，其分離方法也有諸多種類:1、重力沉降法;2、折流分離法;3、離心力分離法;4、絲網(wǎng)分離法;5、微孔過(guò)濾分離法;6、填料分離法等。
[0004]重力沉降法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力小，但分離效率最低，設(shè)備體積龐大；折流分離效率較重力沉降法略高，工作穩(wěn)定，但分離負(fù)荷較窄，超過(guò)混合氣體規(guī)定流速后分離效率急劇下降，且阻力較大;離心分離法其分離效率較重力沉降法高，工作穩(wěn)定，但分離負(fù)荷窄，超過(guò)混合氣體規(guī)定流速后分離效率急劇下降，且阻力大;填料分離效率比普通的折流分離和普通離心分離高，但分離負(fù)荷范圍更窄，超過(guò)混合氣體規(guī)定流速或者氣液比后，分離效率急劇下降，阻力比普通折流分離和普通離心分離大，工作不穩(wěn)定，易產(chǎn)生二次夾帶，且填料易碎、易堵;絲網(wǎng)分離效率比填料分離高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但分離負(fù)荷范圍很窄，超過(guò)混合氣體規(guī)定流速或氣液比后，分離效率急劇下降，阻力比普通折流分離和普通離心分離大，工作不穩(wěn)定，且易堵;微孔過(guò)濾分離效率極高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但分離負(fù)荷范圍極窄，超過(guò)混合氣體規(guī)定流速或者氣液比后，分離效率急劇下降，且易產(chǎn)生液阻現(xiàn)象，阻力比普通折流分離器或普通離心分離器大，工作不穩(wěn)定，易發(fā)生二次夾帶，極易堵。
[0005]授權(quán)公告日為2013年04月10日，授權(quán)公告號(hào)為CN103028292A的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種屬于化工與制藥技術(shù)的氣液分離器，在等徑圓筒狀外管的氣液進(jìn)入端管孔內(nèi)側(cè)部位上固裝螺旋葉片攪龍總成，所述螺旋葉片攪龍總成的螺旋葉片外徑表面與等徑圓筒狀外管內(nèi)壁面密封接觸配合，的等徑圓筒狀外管下側(cè)壁上開(kāi)設(shè)排液通孔，定位止口配裝在等徑圓筒狀外管氣體排出端部上;本器利用氣體與液體比重差異，采用離心分離原理，實(shí)現(xiàn)了氣液分離作業(yè)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉、分離效果好、效率高、使用可靠、適用范圍廣的特點(diǎn)。但是該種氣液分離器對(duì)于小粒徑(粒徑小于ΙΟμπι)液滴的分離效果不理想，且其排氣端難以控制液滴的二次夾帶，不利于氣液的有效分離。在結(jié)構(gòu)方面，該氣液分離裝置的圓筒狀外管與螺旋葉片攪龍總成接觸配合，難以保證兩者之間不產(chǎn)生縫隙，影響多相流場(chǎng)特性，且其螺旋葉片攪龍總成結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，增大了分離器的壓力損失，增加定位止口，也在一定程度上增大了分離器的壓力損失。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一是提供一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制作成本低，分離效率高，環(huán)境適應(yīng)能力和通用性強(qiáng)。
[0008]本發(fā)明的目的之二是解決目前氣液分離經(jīng)常出現(xiàn)的氣液夾帶現(xiàn)象，提高氣液(霧、小顆粒物)分離效率，尤其提高小粒徑(ΙΟμπι以下)液滴的分離效率。
[0009]本發(fā)明的目的之三是改善分離裝置內(nèi)部多相流場(chǎng)特性，降低其壓力損失。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，包括一級(jí)分離器與二級(jí)分離器，其中一級(jí)分離器包括圓筒狀外管和螺旋繞片，螺旋繞片設(shè)置于圓筒狀外管內(nèi)部;二級(jí)分離器包括文丘里管和均流筒，均流筒為內(nèi)部沿軸向設(shè)置有均流板的筒;文丘里管一端和均流筒相連接，另一端和圓筒狀外管連接。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，所述螺旋繞片由片狀材料直接螺旋化形成。
[0012]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，所述螺旋繞片與圓筒狀外管同軸設(shè)置，螺旋繞片軸向長(zhǎng)度與圓筒狀外管軸向長(zhǎng)度相同。
[0013]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，所述螺旋繞片的螺旋外邊與圓筒狀外管內(nèi)壁一體化設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，所述圓筒狀外管上設(shè)置有通孔。
[0015]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，文丘里管和均流筒相連接部位的文丘里管內(nèi)徑與均流筒內(nèi)徑相同。
[0016]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，文丘里管與圓筒狀外管相連接處的文丘里管內(nèi)徑和圓筒狀外管內(nèi)徑相同。
[0017]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，所述文丘里管上設(shè)置有通孔。
[0018]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，所述均流筒上設(shè)置有通孔。
[0019]進(jìn)一步地，所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，圓筒狀外管內(nèi)壁沿軸向設(shè)置有與圓筒狀外管內(nèi)壁形成倒鉤狀的顆粒物收集條。
[0020]本發(fā)明涉及的工作原理如下:
工作原理一:氣液(霧、小顆粒物)混合氣體通過(guò)螺旋分離裝置的螺旋繞片，產(chǎn)生高速離心作用，在離心力和重力的作用下，相對(duì)密度較大的液滴和塵向圓筒外管內(nèi)壁下側(cè)聚集運(yùn)動(dòng)，相對(duì)密度較小的氣體在圓筒外管內(nèi)上側(cè)聚集運(yùn)動(dòng)，部分液滴通過(guò)排液孔被直接拋出。大量的細(xì)小液滴與顆粒在高速離心運(yùn)動(dòng)條件下碰撞幾率大幅增大，易于凝聚成為大液滴，液滴被拋向筒體內(nèi)壁表面，壁面附著的液膜層接觸后煙滅，從排液孔排出，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)液滴的脫除。
[0021 ]工作原理二:經(jīng)過(guò)一級(jí)氣液分離后，混合氣體中仍然含有部分粒徑相對(duì)較小的液滴(粒徑小于ΙΟμπι)以及分離后又被二次夾帶的液滴，經(jīng)文丘里管后，提升氣流的離心運(yùn)動(dòng)速度，提高小粒徑液滴的離心分離效率，氣流經(jīng)文丘里管后，動(dòng)壓迅速增大，相對(duì)靜壓明顯減小，使得壁面上的液膜和顆粒等受到的沿徑向的靜壓作用降低，進(jìn)而很好的控制液膜的厚度和氣流出口狀態(tài)，防止液滴的二次夾帶，實(shí)現(xiàn)氣液的二級(jí)分離。
[0022]工作原理三:經(jīng)文丘里管進(jìn)一步分離后的混合氣體，旋流進(jìn)入均流筒內(nèi)，受均流板的干擾，縮短了徑向運(yùn)動(dòng)距離，其內(nèi)部液滴與均流板上的液膜層接觸后煙滅，從排液孔排出，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氣液分離。
[0023]本發(fā)明通過(guò)螺旋繞片的設(shè)置使氣體產(chǎn)生高速離心運(yùn)動(dòng)，氣體中攜帶的較大液滴和塵埃等由于離心力聚集到圓筒外管內(nèi)壁與氣體分離。本發(fā)明螺旋繞片沒(méi)有中心軸，而是直接螺旋，進(jìn)一步提高了多相流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)分離，螺旋繞片與圓筒外管內(nèi)壁的一體化設(shè)計(jì)避免了現(xiàn)有常規(guī)設(shè)計(jì)對(duì)于多相流場(chǎng)的影響；文丘里管與均流筒的配合設(shè)置使得氣流經(jīng)文丘里管加速后以更快的旋流氣流擊打在均流板上，瞬間改變氣流運(yùn)動(dòng)方式，氣流內(nèi)部的液滴與塵埃擊中均流板上的液膜后瞬間煙滅，更進(jìn)一步提升分離效果。本發(fā)明在圓筒外管內(nèi)壁上設(shè)置有顆粒物收集條，進(jìn)一步加快了一級(jí)分離過(guò)程，有利于顆粒物的分離與收集，提高了分離效果，同時(shí)便于隨后進(jìn)行的二級(jí)分離。
[0024]本發(fā)明提供的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置可以分離1_80μπι粒徑的液滴，ΙΟμπι顆粒的分離效率為71%，ΙΟμπι以下顆粒的分離效率預(yù)計(jì)可達(dá)到60%以上，較當(dāng)前技術(shù)在小粒徑(1ym以下)的分離效率提高了 40%以上。對(duì)于I Oym以上顆粒的分離效率提高約20%以上。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例3中所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置結(jié)構(gòu)截面圖；
以上圖1-圖4中，I為一級(jí)分離器，11為圓筒狀外管，12為螺旋繞片，2為二級(jí)分離器，21為文丘里管，22為均流筒，3為顆粒物收集條。
[0026]
【具體實(shí)施方式】:
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提供的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例1
如圖1所示，為本實(shí)施例中提供的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置示意圖，包括一級(jí)分離器I與二級(jí)分離器2，其中一級(jí)分離器I包括圓筒狀外管11和螺旋繞片12，螺旋繞片12設(shè)置于圓筒狀外管11內(nèi)部;二級(jí)分離器2包括文丘里管21和均流筒22，均流筒22為內(nèi)部沿軸向設(shè)置有均流板的筒;文丘里管21—端和均流筒22相連接，另一端和圓筒狀外管11連接。本實(shí)施例中的螺旋繞片12由片狀材料直接螺旋化形成，螺旋中心沒(méi)有獨(dú)立的中心軸，進(jìn)而避免了中心軸對(duì)于氣體流動(dòng)的影響，進(jìn)一步增大了螺旋離心的效果。螺旋繞片12與圓筒狀外管11同軸設(shè)置，且螺旋繞片12軸向的長(zhǎng)度與圓筒狀外管11的軸向長(zhǎng)度相同，進(jìn)一步保證了氣流流經(jīng)全程的離心運(yùn)動(dòng)效果，提升了一級(jí)分離效果。
[0028]實(shí)施例2
如圖2所示，為本實(shí)施例提供的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置示意圖，為在實(shí)施例1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，其中螺旋繞片12的螺旋外邊與圓筒狀外管11的內(nèi)壁采用一體化設(shè)置，避免了螺旋繞片12與圓筒狀外管11內(nèi)壁之間的縫隙，減少了對(duì)多相流體的流通影響，進(jìn)一步保證了分離效果。文丘里管21和均流筒22相連接部位的文丘里管21內(nèi)徑與均流筒22內(nèi)徑相同；文丘里管21與圓筒狀外管11相連接處的文丘里管21內(nèi)徑和圓筒狀外管11內(nèi)徑相同，保證了氣流從圓筒狀外管11進(jìn)入文丘里管21以及從文丘里管21進(jìn)入均流筒22時(shí)不產(chǎn)生壓損。圓筒狀外管11上設(shè)置有通孔;文丘里管21和均流筒22上也設(shè)置有通孔，方便在分離過(guò)程中形成的水滴及時(shí)流出，消除了裝置內(nèi)壁積累的水滴對(duì)分離效果的影響。
[0029]本發(fā)明通過(guò)螺旋繞片的設(shè)置消除了現(xiàn)有技術(shù)中氣流進(jìn)入圓筒狀外管后由于縫隙和中心軸等對(duì)于流場(chǎng)特性的影響，同時(shí)利用文丘里管進(jìn)行二次分離，然后利用文丘里管與均流筒的結(jié)合使得流場(chǎng)在從文丘里管向均流筒轉(zhuǎn)換的過(guò)程中通過(guò)流場(chǎng)的突然變換，進(jìn)一步提升了對(duì)于流場(chǎng)中更小顆粒的分離效果。本發(fā)明提供的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置可以分離1-80μπι粒徑的液滴，ΙΟμπι顆粒的分離效率為71%，10μπι以下顆粒的分離效率預(yù)計(jì)可達(dá)到60%以上，較當(dāng)前技術(shù)在小粒徑(I Ομ??以下)的分離效率提高了 40%以上。對(duì)于I Ομ??以上顆粒的分離效率提高約20%以上。
[0030]實(shí)施例3
如圖3和圖4所示，為本實(shí)施例提供的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置示意圖，其為實(shí)施例2基礎(chǔ)上的改進(jìn)，其中圓筒狀外管內(nèi)壁沿軸向設(shè)置有與圓筒狀外管內(nèi)壁形成倒鉤狀的顆粒物收集條3。該顆粒物收集條3能夠在圓筒狀外管11內(nèi)部利用螺旋繞片12旋轉(zhuǎn)分離的過(guò)程中起到很好的收集液滴與顆粒的作用，進(jìn)一步加快了分離過(guò)程，提高了分離效果，便于后面進(jìn)行的二級(jí)分離。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，包括一級(jí)分離器與二級(jí)分離器，其中一級(jí)分離器包括圓筒狀外管和螺旋繞片，螺旋繞片設(shè)置于圓筒狀外管內(nèi)部;二級(jí)分離器包括文丘里管和均流筒，均流筒為內(nèi)部沿軸向設(shè)置有均流板的筒;文丘里管一端和均流筒相連接，另一端和圓筒狀外管連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，所述螺旋繞片由片狀材料直接螺旋化形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，所述螺旋繞片與圓筒狀外管同軸設(shè)置，螺旋繞片軸向長(zhǎng)度與圓筒狀外管軸向長(zhǎng)度相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，所述螺旋繞片的螺旋外邊與圓筒狀外管內(nèi)壁一體化設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，所述圓筒狀外管上設(shè)置有通孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，文丘里管和均流筒相連接部位的文丘里管內(nèi)徑與均流筒內(nèi)徑相同。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，文丘里管與圓筒狀外管相連接處的文丘里管內(nèi)徑和圓筒狀外管內(nèi)徑相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，所述文丘里管上設(shè)置有通孔。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，所述均流筒上設(shè)置有通孔。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流場(chǎng)轉(zhuǎn)換的分離裝置，其特征在于，圓筒狀外管內(nèi)壁沿軸向設(shè)置有與圓筒狀外管內(nèi)壁形成倒鉤狀的顆粒物收集條。
【文檔編號(hào)】B01D45/16GK105999871SQ201610524973
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月6日
【發(fā)明人】張榮初, 王敬福, 解建坤, 劉宇清, 夏瑞芳, 聞小明, 鄒怡然, 徐永清
【申請(qǐng)人】南京常榮聲學(xué)股份有限公司