Внешний вид и принципиальная схема двухпоточной вихревой трубы
41
Ссылки на видео по вихревой трубе:
https://youtu.be/nKGE4X_sYLM
https://youtu.be/Hn8hDY4bvpI 22 минуты
https://youtu.be/rTyITvHJTsQ 8.30 минут
https://youtu.be/m5HTqHHFWqk 6 минут
42
Высоконапорный газ или продувочный газ химических производств, поступает в рекуперационный теплообменник Т-1, где охлаждается холодным потоком газа, идущим из вихревой трубы ВТ-1. При снижении температуры исходного газа идет конденсация компонентов с образованием жидкости, которая отделяется в сепараторе С-1.
Далее газ поступает на вход в
вихревую трубу ВТ-1, где происходит его расширение с одновременной закруткой и разделением на два потока
– холодный и горячий (Эффект Ранка – Хилша).
Холодный поток (около 70% всего количества газа) направляется в теплообменник Т-1, где он отдает свой холод исходному газу. На выходе из Т-1 оба потока смешиваются и далее весь газ поступает либо потребителю. 43
Схема выделения метанола из продувочного газа
1 - теплообменник
2 - сепаратор
44
3 - вихревая труба
Установка подготовки топливного газа на Казанской ГКС
Газокомпрессорная станция (ГКС) предназначена для сжатия попутного нефтяного газа, поступающего от УПН, для дальнейшего его транспортирования по межпромысловому газопроводу на установку комплексной подготовки газа и конденсата Мыльджинского газоконденсатного месторождения.
В состав станции входит узел подготовки топливного газа (УПТГ).
УПТГ предназначен для очистки и подготовки топливного газа перед подачей его в двигатели компрессорных установок.
45
Мнемосхема подготовки топливного газа на газокомпрессорной станции Казанская
•сепаратор В состав УПТГ входят: •пластинчатый теплообменник «газ-газ»
•пластинчатый теплообменник «газ-жидкость»46
•двухпоточная вихревая труба ДВТ и др.
Очищенный от мехпримесей газ поступает в теплообменник Т-1, где охлаждается «холодным» потоком топливного газа, выходящим из двухпоточной вихревой трубы (ДВТ). Охлаждение газа и его редуцирование приводит к выделению жидкой фазы. Поток охлажденной ГЖС поступает на вход сепаратора С-1, предназначенного для отделения жидкой фазы из газа.
Сепаратор С-1 представляет собой вихревой центробежный сепаратор, который установлен на накопительной ёмкости. Вихревой центробежный сепаратор - вертикальный аппарат диаметром 200 мм. Ёмкость накопительная представляет собой горизонтальный аппарат диаметром 500 мм.
Горячий поток топливного газа ДВТ направляется на теплообменник
Т-2.
Поток газа из межтрубного пространства Т-1 направляется в общий коллектор входа топливного газа на теплообменник «газ-жидкость» Т-2.
Теплообменник Т-2 предназначен для нагрева топливного газа до температуры, требуемой для подачи на компрессорные установки КУ. В качестве теплоносителя в Т-2 используется горячая вода .
Теплообменник Т-2 относится к пластинчатым теплообменникам. Поток подогретого в Т-2 топливного газа направляется на узел
оперативного учета.
От УПТГ топливный газ направляется на вход в КУ.
47
Сравнительная эффективность аппаратов для охлаждения газа (термический КПД, %)
Дросселирующий |
Вихревая труба |
Турбодетандер |
клапан |
|
|
1,7 |
45-65 |
78 |
(в зависимости |
||
|
от конструкции) |
|
По термодинамической эффективности вихревая труба занимает промежуточное положение между дросселем и детандером, по конструктивной простоте и надёжности в эксплуатации превосходит турбодетандерный агрегат.
Вихревая труба надёжно работает на газах, содержащих жидкие и твёрдые включения, при эксплуатации не требует дополнительного обслуживающего персонала. 48
Трехпоточная вихревая труба
Трехпоточная вихревая труба совмещает в одном аппарате процессы охлаждения газа и сепарацию жидкости: отделяемые жидкие компоненты отводятся с частью газа в виде третьего потока.
Основными функциональными элементами ТВТ являются:
•вихревая камера с тангенциальным сопловым вводом, 1;
•диафрагма, примыкающая к камере, 3;
•дроссельный вентиль в камере энергетического разделения для обеспечения необходимого соотношения потоков, 4;
•сепарационный узел, 5.
1 – сопловый ввод; 2 – закручивающее устройство; 3 – диафрагма; 4 – дроссельный вентиль; 5 –
сепарационный узел |
49 |
|
При подаче газа в сопловой ввод трехпоточной вихревой трубы жидкие компоненты, содержащиеся в нем, под действием центробежных сил отбрасываются на стенку, образуя пленку жидкости. Образовавшаяся пленка жидкости продолжает движение в камере энергоразделения до сепарационного узла, где выводится из вихревой трубы с частью горячего потока газа.
В настоящее время хорошо изучено и широко используется в промышленности свойство вихревой трубы генерировать холод (тепло). Процессы же сепарации, протекающие в ней, исследованы значительно слабее. На процесс фазоразделения газожидкостного потока в трехпоточной вихревой трубе влияют два фактора.
Первый фактор – это совокупность процессов центробежной сепарации дисперсной жидкой фазы и конденсации высококипящих компонентов с последующим образованием
мелкодисперсной жидкой фазы, сепарации капелек с формированием плёнки жидкости на внутренней стенке вихревой камеры и выведением этой жидкости из вихревой трубы.
Второй фактор – это оптимальное конструктивное оформление узла сепарации и определение его месторасположения в вихревой
камере по отношению к сопловому сечению. |
50 |