1.本發(fā)明屬于多相流兩相分離及節(jié)能減阻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組合式氣液分離裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

2.氣液兩相流動廣泛存在于自然界與生產(chǎn)生活中，兩相流流動復(fù)雜多變，不同的流量參數(shù)組合下會表現(xiàn)為多種流型結(jié)構(gòu)，研究分析難度很大。在生產(chǎn)和生活過程中，經(jīng)常需要將氣液兩相進行分離或提純，如除掉潤滑油中的空氣、石油開采中的氣液分離過程等等。

3.現(xiàn)存的氣液分離器主要有幾種類型：重力沉降式、慣性式、離心式等。其中離心式分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、分離效率高、壓損較小等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。但是，現(xiàn)有的離心式分離器難以滿足結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可靠性高等要求。當(dāng)在某些特殊工況條件與使用場景下，需要在保證高分離效率和低壓降的條件下，盡可能的減小分離器的體積和重量，但是單一結(jié)構(gòu)的分離器將難以實現(xiàn)上述功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.為了解決上述現(xiàn)有問題，本發(fā)明的目的在于提供一種組合式氣液分離裝置及其工作方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊結(jié)構(gòu)條件下的高效率低壓損氣液分離。

5.本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

6.本發(fā)明公開的一種組合式氣液分離裝置，包括入口管、旋流中心體、連接管、切向分離器柱段、排氣管、切向分離器錐段和排液管；

7.切向分離器柱段的下端與切向分離器錐段的上端連接；切向分離器柱段側(cè)壁的切向上開設(shè)有切向分離入口和分離器進氣口，頂部開設(shè)有通孔，排氣管穿過所述通孔伸入切向分離器柱段；切向分離器錐段底部與排液管連接；旋流中心體設(shè)在入口管內(nèi)，入口管與切向分離入口連接；旋流中心體的表面設(shè)有若干旋流葉片，后端端面上開設(shè)有旋流排氣口，內(nèi)部開設(shè)有旋流通道；旋流通道的一端與旋流排氣口連接，另一端通過連接管與所述分離器進氣口連接。

8.優(yōu)選地，旋流中心體的前端連接有錐形的旋流前端。

9.優(yōu)選地，旋流葉片為折流板式、直葉片式、流線型葉片式或螺旋葉片式。

10.優(yōu)選地，旋流葉片的數(shù)量為3～8。

11.優(yōu)選地，切向分離入口與分離器進氣口的方向一致。

12.優(yōu)選地，入口管與切向分離入口之間設(shè)有縮徑段。

13.進一步優(yōu)選地，縮徑段的縮頸比為0.2～0.8。

14.優(yōu)選地，切向分離入口高于所述分離器進氣口。

15.優(yōu)選地，入口管連接有入口法蘭，排氣管連接有排氣管法蘭，排液管連接有排液管法蘭。

16.本發(fā)明公開的上述組合式氣液分離裝置的工作方法，包括

17.兩相流由入口管進入，在旋流葉片的作用下進行預(yù)分離，大部分空氣由旋流排氣口進入旋流通道，經(jīng)連接管切向進入切向分離器柱段進入二次分離；其余部分由切向分離入口進入切向分離器柱段，經(jīng)切向分離器柱段和切向分離器錐段分離；氣體由排氣管排出，液體由排液管排出。

18.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

19.本發(fā)明公開的一種組合式氣液分離裝置，結(jié)合了軸流式旋流分離和切向式旋流分離，實現(xiàn)了氣液兩相的完全分離。首先，通過旋流中心體和旋流葉片，利用軸流式旋流分離的原理，將兩相流中的絕大多數(shù)空氣進行分離，減輕了后續(xù)切向式旋流分離部分的分離壓力，從而能夠減小切向式旋流分離部件的體積，使整個分離裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊。然后，軸流式旋流分離具有一定的整流作用，不同流型經(jīng)過軸流式旋流分離后會變?yōu)榄h(huán)狀流流出，有利于下游切向式旋流分離及設(shè)計優(yōu)化。其次，軸流式旋流分離部分分離出的大量空氣由連接管進入切向分離器柱段，減少了壓損，使整個分離過程的壓損進一步降低。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、通用性好、適用范圍廣。

20.進一步地，旋流中心體的前端連接有錐形的旋流前端，能夠減少兩相流的阻力。

21.進一步地，切向分離入口與分離器進氣口的方向一致，能夠保證切向流動方向與切向式分離器旋流方向一致，提高分離效率。

22.進一步地，入口管與切向分離入口之間設(shè)有縮徑段，一方面能夠提高進入切向分離器柱段的切向速度，保證分離器內(nèi)的旋流強度，提高分離效率；另一方面為入口管內(nèi)軸流式分離器提供足夠的背壓，更有利于軸流式分離器的分離。

23.本發(fā)明公開的上述組合式氣液分離裝置的工作方法，使用方便，分離效率高。

附圖說明

24.圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

25.圖2為本發(fā)明的立體效果圖。

26.圖中：1為入口法蘭，2為入口管，3為旋流前端，4為旋流中心體，5為旋流葉片，6為旋流排氣口，7為旋流通道，8為連接管，9為縮徑段，10為切向分離入口，11為切向分離器柱段，12為排氣管，13為排氣管法蘭，14為切向分離器錐段，15為排液管，16為排液管法蘭。

具體實施方式

27.下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，其內(nèi)容是對本發(fā)明的解釋而不是限定：

28.如圖1和圖2，本發(fā)明的一種組合式氣液分離裝置，包括入口管2、旋流中心體4、連接管8、切向分離器柱段11、排氣管12、切向分離器錐段14和排液管15；

29.切向分離器柱段11的下端與切向分離器錐段14的上端連接；切向分離器柱段11側(cè)壁的切向上開設(shè)有切向分離入口10和分離器進氣口，頂部開設(shè)有通孔，排氣管12穿過所述通孔伸入切向分離器柱段11；切向分離器錐段14底部與排液管15連接；旋流中心體4設(shè)在入口管2內(nèi)，入口管2與切向分離入口10連接；旋流中心體4的表面設(shè)有若干旋流葉片5，后端端面上開設(shè)有旋流排氣口6，內(nèi)部開設(shè)有旋流通道7；旋流通道7的一端與旋流排氣口6連接，另一端通過連接管8與所述分離器進氣口連接。

30.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，旋流中心體4的前端連接有錐形的旋流前端3。

31.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，旋流葉片5為折流板式、直葉片式、流線型葉片式或螺旋葉片式。

32.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，旋流葉片5的數(shù)量為3～8。

33.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，切向分離入口10與分離器進氣口的方向一致。

34.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，入口管2與切向分離入口10之間設(shè)有縮徑段9。優(yōu)選地，縮徑段9的縮頸比為0.2～0.8，具體可根據(jù)實際工況進行相應(yīng)的調(diào)整。

35.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，切向分離入口10高于所述分離器進氣口。

36.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，入口管2連接有入口法蘭1，排氣管12連接有排氣管法蘭13，排液管15連接有排液管法蘭16，各法蘭便于與外部設(shè)備安裝拆卸。

37.在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，入口管2內(nèi)設(shè)置多組旋流前端3、旋流中心體4和旋流葉片5，每組之間間隔一定距離，每組連接一個連接管8，并且在切向分離器柱段11上開設(shè)有數(shù)量匹配的分離器進氣口，所有分離器進氣口位于同一高度，且切向方向相同。能夠保證大多數(shù)空氣在入口管道內(nèi)分離完成，進一步提高分離效率，實現(xiàn)切向旋流分離器的小型化、輕量化。

38.切向式分離器可借鑒普通管柱式分離器尺寸結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，但要保證溢流管插入切向分離器柱段11內(nèi)的深度要略小于設(shè)計值。

39.上述組合式氣液分離裝置的原理及工作方法如下：

40.本發(fā)明的組合式氣液分離裝置，整體上看，包括軸流式旋流分離和切向式旋流分離器兩部分，軸流式旋流分離器位于入口管2內(nèi)，按照流動方向，依次為旋流前端3、旋流中心體4、旋流葉片5和旋流排氣口6。經(jīng)過分離后，絕大多數(shù)的空氣從旋流通道7排入到連接管8內(nèi)。完成軸流式旋流分離器的預(yù)分離功能。切向分離入口10通過縮徑段9與軸流式分離器連接，經(jīng)過切向分離器柱段11和切向分離器錐段14分離后，氣體從排氣管12排出，液體從排液管15排出。其中，連接管8切向進入切向分離器柱段11內(nèi)，完成二次分離。整個分離裝置通過入口法蘭1、排氣管法蘭13和排液管法蘭16與外部設(shè)備連接。

41.本發(fā)明的創(chuàng)新方法主要體現(xiàn)在，將軸向旋流分離器和切向旋流分離器有機集成形成一種新型組合氣液分離器，其兼具氣液分離與減阻等功能，結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦阻力小、適應(yīng)性好；相比單純切向式入口旋流分離器節(jié)省空間，能量損失也更低。兩種分離器的組合使用，流場更加穩(wěn)定、分離效率得以顯著提高。

42.以上所述僅為本發(fā)明實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)可輕易想到的變化或者替換，或利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或者等效流程變換，或直接、間接運用在其他相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的情況，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種組合式氣液分離裝置，其特征在于，包括入口管(2)、旋流中心體(4)、連接管(8)、切向分離器柱段(11)、排氣管(12)、切向分離器錐段(14)和排液管(15)；切向分離器柱段(11)的下端與切向分離器錐段(14)的上端連接；切向分離器柱段(11)側(cè)壁的切向上開設(shè)有切向分離入口(10)和分離器進氣口，頂部開設(shè)有通孔，排氣管(12)穿過所述通孔伸入切向分離器柱段(11)；切向分離器錐段(14)底部與排液管(15)連接；旋流中心體(4)設(shè)在入口管(2)內(nèi)，入口管(2)與切向分離入口(10)連接；旋流中心體(4)的表面設(shè)有若干旋流葉片(5)，后端端面上開設(shè)有旋流排氣口(6)，內(nèi)部開設(shè)有旋流通道(7)；旋流通道(7)的一端與旋流排氣口(6)連接，另一端通過連接管(8)與所述分離器進氣口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，旋流中心體(4)的前端連接有錐形的旋流前端(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，旋流葉片(5)為折流板式、直葉片式、流線型葉片式或螺旋葉片式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，旋流葉片(5)的數(shù)量為3～8。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，切向分離入口(10)與分離器進氣口的方向一致。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，入口管(2)與切向分離入口(10)之間設(shè)有縮徑段(9)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，縮徑段(9)的縮頸比為0.2～0.8。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，切向分離入口(10)高于所述分離器進氣口。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式氣液分離裝置，其特征在于，入口管(2)連接有入口法蘭(1)，排氣管(12)連接有排氣管法蘭(13)，排液管(15)連接有排液管法蘭(16)。10.權(quán)利要求1～9所述的組合式氣液分離裝置的工作方法，其特征在于，包括：兩相流由入口管(2)進入，在旋流葉片(5)的作用下進行預(yù)分離，大部分空氣由旋流排氣口(6)進入旋流通道(7)，經(jīng)連接管(8)切向進入切向分離器柱段(11)進入二次分離；其余部分由切向分離入口(10)進入切向分離器柱段(11)，經(jīng)切向分離器柱段(11)和切向分離器錐段(14)分離；氣體由排氣管(12)排出，液體由排液管(15)排出。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開的一種組合式氣液分離裝置及其工作方法，屬于多相流兩相分離及節(jié)能減阻技術(shù)領(lǐng)域。切向分離器柱段的下端與切向分離器錐段的上端連接；切向分離器柱段側(cè)壁的切向上開設(shè)有切向分離入口和分離器進氣口，頂部開設(shè)有通孔，排氣管穿過所述通孔伸入切向分離器柱段；切向分離器錐段底部與排液管連接；旋流中心體設(shè)在入口管內(nèi)，入口管與切向分離入口連接；旋流中心體的表面設(shè)有若干旋流葉片，后端端面上開設(shè)有旋流排氣口，內(nèi)部開設(shè)有旋流通道；旋流通道的一端與旋流排氣口連接，另一端通過連接管與所述分離器進氣口連接。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊結(jié)構(gòu)條件下的高效率低壓損氣液分離。率低壓損氣液分離。率低壓損氣液分離。

技術(shù)研發(fā)人員：郭烈錦 王進芝 王曄春 謝向東 徐強 潘盈秀

受保護的技術(shù)使用者：佛山市南海區(qū)鑫錦偉華潔凈能源研究院

技術(shù)研發(fā)日：2022.08.12

技術(shù)公布日：2022/10/11