多级超声速旋流分离器制造技术

一种多级超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，超声速冷凝管由窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，扩压管的横截面从左至右逐渐变大，收缩管内设有一旋转机构，扩压管内设有一导流片，超声速冷凝管上从左至右依次开设有至少两个分离出口，分离出口分别与一分离管连接。由于超声速冷凝管上从左至右依次开设有至少两个分离出口，超声速冷凝管前半段的分离出口用来把沸点较高的流体分离出去，超声速冷凝管后半段的分离出口用来把沸点较低的流体分离出去，减少了高速气流的能量损失，提高了气液的分离效率和分离纯度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于低温制冷设备领域，尤其涉及一种多级超声速旋流分离器
技术介绍
请参阅图1，图I所示是现有技术中的天然气超声速旋流分离器的示意图，该超声速旋流分离器包括从左至右依次同轴连通的收缩管91、超声速冷凝管92和扩压管93，收缩管91的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉94，超声速冷凝管92由窄喉94至右延伸且横截面逐渐变大，扩压管93截面从左至右逐渐变大，收缩管91内设有一旋转机构95，扩压管93内设有一导流片96，超声速冷凝管92的末端(临近扩压管93处)设有环形的分离出口 97，分离出口 97再与分离管98连接。当高压气体(如天然气)进入收缩管91后，气体通过旋转机构95产生旋转，根据拉瓦尔喷管原理，在收缩管91内加速气体的轴向速度并在窄喉94附近加速到声速，同时气体的旋转强度也会加强，进入超声速冷凝管92后，气体的轴向速度加速到超声速，使得气体加速降温，在降温过程中有一部分气体组分会凝结成液滴，由于气体是旋转的，通过离心力的作用，这些液滴被甩到超声速冷凝管92的管壁上，并通过超声速冷凝管92末端的分离出口 97和分离管98把液体分离出去，没有变成液体的气体，通过扩压管93恢复压力，并通过导流片96使气体的流向变成轴向，进入下游管道。这项技术主要是针对于混合流体(主要是气体，如天然气)的分离，就是将混合流体中的固体小颗粒、液体或者沸点相对较高的气体分离出来。对于混合流体中的固体小颗粒和液体通过旋转气流在离心力的作用下进行分离，对于沸点高的气体通过将气体降温把沸点高的气体转化成小液滴，然后在离心力的作用下进行分离。如果混合流体中沸点高的成分较多，比如天然气中主要成分是甲烷，其次是乙烷、丙烷、戊烷等烃类(C2+)气体，把乙烷、丙烷、戊烷等烃类(C2+)气体冷凝分离，一部分沸点较高(碳原子较多)的气体会先转化成液体，沸点较高(碳原子较多)的气体可能在超声速冷凝管92的前半段(靠近窄喉94处)就已经转化成液体。因此，目前的技术对于多成分混合流体(比如天然气)的净化、提纯、分离存在以下缺陷 (1)一些沸点较高(碳原子较多)的气体可能在超声速冷凝管92的前半段(靠近窄喉94处)就已经转化成液体，这些液体会跟随超声速气流一直流到超声速冷凝管92末端的分离出口 97排出，这样会耗费气体更多的能量，对超声速流场的发展和保持不利，导致气液的分离效率和分离纯度低； (2)如果混合流体中含有固体小颗粒，这些固体小颗粒也会进入超声速冷凝管92，也会耗费气体更多的能量，对超声速流场的发展和保持不利，也进一步导致气液的分离效率和分离纯度低； (3)通过超声速冷凝管92末端的分离出口97分离出去的流体是混合流体，对于天然气来说可能是烃类(C2+)等流体的混合物，纯度低，这些混合物还要通过精馏等方法再进行提纯分离，增加了工序，导致生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多级超声速旋流分离器，解决了现有的超声速旋流分离器的气液的分离效率和分离纯度低的问题。本专利技术是这样实现的，一种多级超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，所述超声速冷凝管上从左至右依次开设有至少两个分离出口，所述分离出口分别与一分离管连接。 进一步地，所述收缩管上也设有至少一分离出口，所述分离出口也与一分离管连接。具体地，所述分离管以所述超声速冷凝管为中心对称设置。具体地，所述分离管的横截面由所述分离出口开始逐渐变大。具体地，所述分离管与所述超声速冷凝管连接处的锥角为锐角。本专利技术提供的多级超声速旋流分离器，通过在超声速冷凝管上从左至右依次开设有至少两个分离出口，超声速冷凝管前半段的分离出口用来把沸点较高的流体分离出去，超声速冷凝管后半段的分离出口用来把沸点较低的流体分离出去，从而减少了高速气流的能量损失，提高了气液的分离效率和分离纯度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有技术提供的超声速旋流分离器的示意 图2是本专利技术实施例一提供的多级超声速旋流分离器的示意 图3是本专利技术实施例二提供的多级超声速旋流分离器的示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例一 如图2所示，本专利技术实施例一提供的多级超声速旋流分离器1，其包括从左至右依次同轴连通的收缩管11、超声速冷凝管12和扩压管13，收缩管11的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉14，超声速冷凝管12由窄喉14从左至右延伸且横截面逐渐变大，扩压管13的横截面从左至右逐渐变大，收缩管11内设有一旋转机构15，扩压管13内设有一导流片16，超声速冷凝管12上从左至右依次开设有至少两个分离出口 17 (即在超声速冷凝管12上设置前后多个分离出口 17)，分离出口 17分别与一分离管18连接。当高压气体进入收缩管11后，气体通过旋转机构15后发生旋转，此时的气体在旋转的同时继续前进，流入收缩管11进行轴向加速同时旋转强度逐渐增加，在窄喉14附近轴向速度达到声速，然后进入超声速冷凝管12，在超声速冷凝管12这一段，气体强烈的旋转，并沿轴向达到超声速，即马赫数(Ma)大于I。根据拉瓦尔喷管原理，大部分气体(空气，天然气等)的静温会降到很低的温度，如果进入超声速冷凝管12的气体是多成分混合气体比如天然气(含有甲烷、乙烷、丙烷等烃类气体，除此之外还含有硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、水和一些杂质)，由于不同气体的熔点、沸点不同，当在超声速冷凝管12内达到某种气体的沸点时，这种气体就开始液化，由于气体一直在强烈的旋转，所以液化后的小液滴会被强大的离心力甩到超声速冷凝管12的内壁面上。当多成分混合流体(比如天然气)进入超声速冷凝管12后，由于沸点较高(碳原子较多)流体在超声速冷凝管12的前半段(靠近窄喉14的部分 )已经转化成液体，沸点较低(碳原子较少)的流体在超声速冷凝管12的后半段(远离窄喉14的部分)才转化成液体，所以在超声速冷凝管12上设置前后多个分离出口 17，超声速冷凝管12前半段的分离出口 17用来把沸点较高(碳原子较多)的流体分离出去，超声速冷凝管12后半段的分离出口 17用来把沸点较低(碳原子较少)的流体分离出去。与现有的超声速旋流分离器相比，本专利技术的多级超声速旋流分离器I具有以下优点(I)沸点较高(碳原子较多)的流体在超声速冷凝管12的前半段(靠近窄喉14的部分)已经转化成液体，不用跟随高速气流从超声速冷凝管12末端的分离出口 17分离出去，减少了高速气流的能量损失，同时从超声速冷凝管12前半段的分离出口 17分离出来的沸点较高(碳原子较多)的液体纯度很高，从超声速冷凝管12后半段的分离出口 17分离出来的沸点较低(碳原子较少)的液体纯度也很高；(2)没有被液化的气体进入扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级超声速旋流分离器，包括从左至右依次同轴连通的收缩管、超声速冷凝管和扩压管，所述收缩管的横截面从左至右逐渐变小并向中间收缩成一个窄喉，所述超声速冷凝管由所述窄喉从左至右延伸且横截面逐渐变大，所述扩压管的横截面从左至右逐渐变大，所述收缩管内设有一旋转机构，所述扩压管内设有一导流片，其特征在于，所述超声速冷凝管上从左至右依次开设有至少两个分离出口，所述分离出口分别与一分离管连接。2.根据权利要求I所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢小月，方思睿，杜岳，
申请(专利权)人：深圳市力科气动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：