[發明專利]一種全旋流超聲速分離裝置

有效

• 申請號: 202010548769.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111763547B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 邊江;曹學文;李鈺璇;謝振強;郭丹;劉楊
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01D45/14
• 分類號: B01D45/14;B01D5/00;C10L3/10
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

1.一種全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，包括外殼以及中心旋流部件；

所述外殼包括由前向后依次連接的穩流收縮段以及擴壓分離段；

穩流收縮段包括直管穩流段以及Laval噴管漸縮段；

直管穩流段位于Laval噴管漸縮段的前側，且與所述Laval噴管漸縮段相連；

直管穩流段采用柱狀結構；Laval噴管漸縮段采用維托辛斯曲線結構，即Laval噴管漸縮段以與直管穩流段的連接處為起點，朝向擴壓分離段按照維托辛斯曲線逐漸收縮；

擴壓分離段包括Laval噴管擴張段、環形集液槽以及二次擴壓段；

Laval噴管擴張段與Laval噴管漸縮段相連；

Laval噴管擴張段采用錐形結構，即由前向后逐漸成擴張趨勢；

環形集液槽與二次擴壓段嵌套為一體，且環形集液槽位于二次擴壓段的外側；

環形集液槽與二次擴壓段為同軸連接；

由環形集液槽和二次擴壓段組成的整體位于Laval噴管擴張段的后側，且Laval噴管擴張段與由環形集液槽和二次擴壓段組成的整體連接；

直管穩流段、Laval噴管漸縮段、Laval噴管擴張段以及環形集液槽同軸連接；

中心旋流部件包括前中心旋流部件以及后中心旋流部件；其中，前中心旋流部件位于直管穩流段以及Laval噴管漸縮段內，后中心旋流部件位于Laval噴管擴張段內；

前中心旋流部件包括前端旋流葉片支撐體以及多個前端旋流葉片；

前端旋流葉片支撐體的前部位于直管穩流段內，且呈半橢球型；前端旋流葉片支撐體的后部位于Laval噴管漸縮段內，且具有與所述Laval噴管漸縮段相適應的形狀；

各個前端旋流葉片分別安裝于前端旋流葉片支撐體的前部表面；其中，前端旋流葉片的最外側點與直管穩流段內表面接觸，前端旋流葉片的最外側卡在直管穩流段的內表面；

后中心旋流部件包括后端旋流葉片支撐體以及多個后端旋流葉片；

后端旋流葉片支撐體與前端旋流葉片支撐體連接；

后端旋流葉片支撐體采用直桿結構，其長度與Laval噴管擴張段的長度相等；

各個后端旋流葉片沿所述后端旋流葉片支撐體的長度方向依次安裝，且沿著后端旋流葉片支撐體的長度方向，各個后端旋流葉片的尺寸由前向后依次增大。

2.根據權利要求1所述的全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，

所述穩流收縮段的后端與所述擴壓分離段的前端通過法蘭連接。

3.根據權利要求1所述的全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，

所述Laval噴管漸縮段的后端出口與Laval噴管擴張段的前端入口截面半徑相同。

4.根據權利要求1所述的全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，

所述環形集液槽包括環形集液槽外側壁和環形集液槽內側壁；環形集液槽外側壁的前端與Laval噴管擴張段的后端相連；環形集液槽內側壁的前端與二次擴壓段的前端相連。

5.根據權利要求1或4所述的全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，

所述二次擴壓段為圓臺形，且二次擴壓段的張角與Laval噴管擴張段的張角相同。

6.根據權利要求1所述的全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，

所述Laval噴管漸縮段的曲線滿足如下方程：

式中，x表示由Laval噴管漸縮段的入口處算起由前向后的軸向距離；

其中，Laval噴管漸縮段入口處x＝0；

r表示Laval噴管漸縮段軸向距離x處的截面半徑；

L為Laval噴管漸縮段的長度；

r₁為Laval噴管漸縮段入口處截面半徑；r_cr為Laval噴管漸縮段的后端出口處截面半徑。

7.根據權利要求6所述的全旋流超聲速分離裝置，其特征在于，

所述Laval噴管擴張段的長度滿足以下公式：

式中，為Laval噴管擴張段的張角；

r₂表示Laval噴管擴張段出口的截面半徑；l₂表示Laval噴管擴張段的長度。