Завихритель для двухфазного потока

 

Изобретение относится к энергетике, транспорту, нефтяной, газовой и химической промышленности и может быть исполъзовано для повышения надежности транспорта двухфазных потоков. Целью изобретения является минимизация гидравлических потерь и вибрации двухфазного канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока в канале путем установ ки на входе в кана1гГ м ногозаходного шнекового заэихрителя минимального гидравлического сопротивления Лопатки зэвихрителя профилируют по участку плавной кривой, обладающей одним перегибом и двумя независимыми переменными, при этом оптимальная длина участка переменного шага заверителя определяется соотношением: h D-0,082 exp-0085 K 7,5 + + (а - п /2)4, где О - внутренний диаметр завихрителя (канала); К - число лопаток ззвихрителя; аугол закрутки на диаметре. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,, Б0 „, 1756724 А1 (Я)э F 16 1 55/02, F 15 0 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,<"- (01@ М

° i )д р м ٠—.— " лр, .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4933676/29 (22) 30.04.91 (46) 23.08.92. Бюл. 1Ф 31 (71) Одесский политехнический институт (72) П.B,Ôèëèøòèíñêèé, Н,П.Мороз и

СЛ,Ясиневич (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1312298, кл, F 16 1 52/02, 1987, лических потерь и вибрации двухфазного канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока в канале пу ем установки на входе в кайал мйогозаходного шнекового завйхрителя минимального гидравлического сопротйвления, Лопатки завихрителя профилируют по участку плавной кривой, обладающей одним перегибом и двумя независим;ыми"переменными, nðè этом оптимальная;длина участка переменного шага завйхрителя"определяется соотношением:!1 = 9-0,082 ехр- (7,5+

+ (Q — 7E/2) ), где 0 — внутренний диаметр

4 завихрителя (канала); К вЂ” число лопаток завихрителя; a — угол закрутки на диаметре.

1 f4 . (54) ЗАВИХРИТЕЛЬ ДЛЯ ДВУХФАЗЙОГО

ПОТОКА (57) Изобретение относится к энергетике,. транспорту, нефтяной, газовой и химической промышленности и может быть исполь- .. зовано для повышения надежности транспорта двухфазных потоков. Целью изобретения является минимизация гидрав-

\ Эа

Изобретение относится к энергетике, Пассивные методы — это защита без устранспорту, нефтяной, газовой и химиче-: транения причины, то есть при наличии ской промышленности и может быть исполь- пробкового режима — установление -"доползовано для повышения надежности - нительных опор, газожидкостных демпфетранспорта двухфазных потоков., ров (а.с. СССР М 934415, а.с. СССР М

914863 и др,), О

Известно, что при движении двухфазных Активные методы отличаются тем, что 4 потоков, в частности, пароводяной смеси воз- воздействие направлено на причину, стреможнообразование перемещающихся вдоль мятся снарядный режим течения заменить,ф канала газовых и жидкостных пробок — уста- дисперсным, либо кольцевым. Реализацией навливается так называемый снарядный, второго метода является пространственная либо пробковый режим течения. Ирахожде- ориентация трубопроводов, выполнение укние пробок через местные сопротивления ланов, подбор и взаимное расположение з как, отводы, изменение се ения, клапанй "" "местных сопротивлений и др. (а,с. СССР М задвижки и другие, сопровождается гидрав=" 28925, 1968, а.с. СССР М 945584, 1980, а.с. лическими ударами и повышенной вибра-: СССРНГ& 914862, 1982, а.с. СССР.М 934152, цией канала (трубопровода), Известные 1982}. методы защиты трубопровода от вибрации Прототипом предлагаемого изобретеусловно можно разделить на пассивные и нияявляетсятрубопроводдля газожидкостактивные. ных потоков (а.с. СССР М 1312298, кл. F 16 f 756724 (2) n = — ""tg àn"

11 ж D

L 52/02, Б.И. М 19, 1987); включающий местные сопротивления и расположенные впереди многоэаходные шнековые завихрители с безударным входом и перемен- ным шагом по длине. Газожидкостный поток в снарядно-пробковом режиме течения плавно беэ удара входит в завихритель. Под действием ускорения и закрутки пробки разрушаются. 3а завихрителем устанавлйвается дисперсно-кольцевой режим течения. Вместе с тем указанное устройство не обеспеЧивает достижения максймально- го эффекта, поскольку эавихритель выполнен не оптимальным, с разаитой зоной от- рыва, меньшей закруткой и большими гид равлическими потерями.

Целью предлагаемого изобретейия является минимизация гйдравличеСких: потерь и вибрации газожидкостного канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока втазожидкостном канале.

Поставленная цель достигается профи-лированием лопаток шнекового завихрителя безударного входа и переменного шага по длине по участку плавной кривой облада1 ющей одним. экстремумом и двумя независимыми перемеййыми, "при - этом оптймальная длйна участка переменного шага определяется соотношейием :- "-, ф !

1 = 0.0,082 exp оз5 "t 7,5+ (а — д /2)4 (1)

C где D — диаметр завихрителя (канала);

К вЂ” число лопаток завихритвля; а- у1.ол закрутки на диаметре, Формула (1) является результатом обобщения экспериментов по"определению оптимальной длины участка завихрителя переменного шага. Гидродинамйческие исследования завихрителей и их результаты подтверждены актом испытаний, который прилагается, Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием участка переменного шага, спрофилированного по участку плавной кривой, обладающей одним экстремумом и двумя независимыми переменными, что дает основание сделать вывод о соответствии критерию изобретения "новйзна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает. что каналы, трубопроводй для двухфаэйых потоков широко известны. однако, при использовании завихрйтеля с участком переменного шага с оптимальной длиной, вычисленной по приведенной зависимости (1) проявляет новые свойства, снижает гидравлические потери; дополнительно стаби4 лизирует канал, повышая его надежность.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия", 5 Предлагаемое устройстао представлено на чертеже.

В каналедлятазожидкостных потоков 1 перед местным сопротивлейием 2 устанавливается многоэаходный шнековый эавих10 ритель минимального гйдравлического сопротйвления 3. Пересечения лопаток эа вихрителя c .внутрейней поверхностью канала образуют пространственную винтовую профильную линию 4, координатами которой

15 задается профиль; На плоской развертке внутренней -цйлиндричеСкой поверхности 5 канала 4 предстэвлейэ профильной линией

6, являющейся участком плавной кривой с одним-перегибом и двумя независимыми

20 переменными (парабола, эллипс, конхоида

Никохомеда, улйтки Паскаля, линии Кассини и др.). Незавйсимые переменные опреде-: ляются по оптимальной длине I, диаметру канала О, числу витков и, совершаемых од25 ной лопаткой, t

30 Предлагаемое устройство работает следующим образом.

nÎòÎê в снарядном ГФжйме тачаиия поступает на завихритель. На эавихрителе с минимальными гидравлическими потерями

35 поток перестраивается в дисперсно-кольце- .. вой режим и его прохождение через местное сопротивление 2 не сопровождается гидроударами и вибрацией. -.

Примером конкретной реализации уст40 ройства может служить трубопровод, содержащий медный, латунный либо стальной нержавеющий трехлойаточный завихритель дЛиной11= 0,48 D и углом закрутки на выходе а 70О. Лопатки могут быть закреплены

45 на внутренней поверхности канала, а также на центральйом стержне с обтекателями при помощи сварки либо йэйкй.

Формула изобретения

Завихритель для двухфаэйого потока, 50 содержащий многозаходный шнек с безударным входом и переменным по длине шагом, установленный в цилиндрическом канале перед местным гидравлическим сопротивлением, отличающийся тем, 55 что; с целью минимизации гидравлических потерь и вибрации канала при стабилизации расхода и снижении пульсаций потока, кромки шнека в пересечении с поверхностью канала образуют плавные кривые с.6

1756724 одним перегибом, а длина lf шнека выбрана . где 0 — внутренний диаметр канала, К— равной, число заходов, а- угол на выходе шнеI1= D 0,082 ехр (7,5+ t а -л/2) ), . ка.

Составитель В. Яковенко

Редактор О. Стенина Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И. Шмакова

Заказ 3081 Ти раж ..... Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101