本發(fā)明涉及泵實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域和化工機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種泵來流含氣實(shí)驗(yàn)的氣液多級(jí)分離裝置。除了能滿足水中不溶于水的氣體的分離外，也可以滿足其他流體中不溶于流體的氣體的分離。

背景技術(shù)：

在企業(yè)或者實(shí)驗(yàn)室里，泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)用的實(shí)驗(yàn)介質(zhì)一般都是水，而且是循環(huán)利用。由儲(chǔ)水罐吸入泵，然后在由泵的出口排入儲(chǔ)水罐中。來流含氣的實(shí)驗(yàn)加氣裝置一般位于泵和儲(chǔ)水罐之間的入口管道。然而要保證泵入口處的氣相含量百分比完全由加氣裝置控制，那么就需要保證儲(chǔ)水罐里的水沒有因?yàn)槿肟谔幍募託舛嘤嗟臍怏w。

所以在加過氣的水流入儲(chǔ)水罐之前我們要對(duì)它除氣。除氣裝置位于泵和儲(chǔ)水罐之間。隨著氣液兩相流研究熱度的提高，對(duì)氣液分離裝置的需求也逐步上升。而在分離流體占主要的氣液混合流體方面，常用的分離器比較單一。常現(xiàn)有的氣液分離裝置大多利用只重力分離，先讓流體的速度降下來再進(jìn)行分離，分離效率不是很理想，而且體積龐大，不利于占地面積小的實(shí)驗(yàn)室。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種泵來流含氣實(shí)驗(yàn)的氣液多級(jí)分離裝置。本發(fā)明由三級(jí)分離裝置組成。利用了多種分離原理，使得流體不僅在速度降下來的時(shí)候進(jìn)行氣液分離，而且還利用流體的速度和壓力進(jìn)行氣液分離。

本發(fā)明技術(shù)方案是：

一、一種泵來流含氣實(shí)驗(yàn)的氣液多級(jí)分離裝置：

包括罐體和置于罐體內(nèi)的第一級(jí)分離部分、第二級(jí)分離部分和第三級(jí)分離部分，第一級(jí)分離部分置于罐體內(nèi)腔的上部空間，第二級(jí)分離部分置于罐體內(nèi)壁周面，第一級(jí)分離部分和第二級(jí)分離部分之間通過水管連接，第三級(jí)分離部分置于罐體底部，罐體的罐蓋開有頂部出氣口，頂部出氣口處安裝絲網(wǎng)過濾器；氣液兩相依次流經(jīng)第一級(jí)分離部分、第二級(jí)分離部分和第三級(jí)分離部分完成氣液分離。

所述的第一級(jí)分離部分主要由螺旋管、噴嘴和折流板組成，螺旋管為沿平面螺紋布置的管道結(jié)構(gòu)，螺旋管上間隔設(shè)置有多個(gè)噴嘴，并在每個(gè)噴嘴端口處附近設(shè)置有折流板。

對(duì)于每個(gè)噴嘴，噴嘴連接到螺旋管上部靠近中心側(cè)的外壁，噴嘴沿自身所在的螺旋管圓形截面的徑向向外延伸布置，使得噴嘴與螺旋管平面螺紋所在平面成45度，噴嘴與自身所在的螺旋管的切向方向成45度；折流板呈倒l形，倒l形內(nèi)側(cè)朝向噴嘴。

本發(fā)明的第一級(jí)分離部分結(jié)合了離心力分離、折流分離和絲網(wǎng)過濾，利用流體的速度和壓力進(jìn)行氣液分離。其中通過螺旋管進(jìn)行離心力分離，噴管的開口方向特殊設(shè)置，有利于氣泡從噴管里面排出。

所述的螺旋管靠近中心側(cè)的端口作為出口，出口經(jīng)連接管與第二級(jí)分離部分的入口連接相通；所述的螺旋管遠(yuǎn)離中心側(cè)的端口作為入口，入口經(jīng)水管與外部泵水源連接。

所述的第二級(jí)分離部分主要由環(huán)形腔體、入口擋板、氣液分離板、出口擋板和溢流口組成，罐體內(nèi)壁柱周面一圈；環(huán)形腔體一側(cè)的內(nèi)外壁之間設(shè)有兩塊豎直平行安裝的入口擋板，兩塊入口擋板和環(huán)形腔體的內(nèi)外壁共同圍成僅上端開口的入口腔空間，入口腔空間底部的環(huán)形腔體內(nèi)壁開有水箱入口；環(huán)形腔體另一側(cè)的內(nèi)外壁之間設(shè)有一塊出口擋板，出口擋板上方的環(huán)形腔體內(nèi)壁開設(shè)溢流口；出口擋板分別與兩塊入口擋板之間的環(huán)形腔體內(nèi)部空間形成兩個(gè)對(duì)稱布置的弧形腔體，每個(gè)弧形腔體的內(nèi)外壁之間設(shè)有氣液分離板，氣液分離板從入口擋板到出口擋板方向延伸并向下傾斜布置。

所述的環(huán)形腔體內(nèi)壁頂端高于入口擋板頂端，入口擋板頂端高于出口擋板頂端，出口擋板頂端高于溢流口。

所述的氣液分離板頂端介于入口擋板頂端和出口擋板頂端之間，氣液分離板底端低于介于出口擋板頂端。

所述的第三級(jí)分離部分主要由分液板和上端大、下端小的錐形導(dǎo)流管組成，罐體底面中心開有罐出口錐形導(dǎo)流管下端固定連接罐體并與液體出口相通，分液板水平地安裝在錐形導(dǎo)流管上端上方。

二、一種泵來流含氣實(shí)驗(yàn)的氣液多級(jí)分離裝置在氣液兩相流體的多級(jí)分離中的應(yīng)用，流體中氣體不溶于液體。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)流體在速度降下來的時(shí)候進(jìn)行氣液分離，而且還利用流體的速度和壓力進(jìn)行氣液分離。

本發(fā)明的螺旋管增加了流體在在第一級(jí)分離部分的時(shí)間，使分離更加充分。

本發(fā)明公布的氣液分離裝置是針對(duì)液體占主要(90％左右)，目前對(duì)于液體占主要組分的氣液分離裝置還較少，本發(fā)明補(bǔ)充了此類分離裝置的空缺。

本發(fā)明為氣液兩相研究提供了便利。只需要在傳統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)上加一個(gè)加氣裝置和本發(fā)明裝置，就使得傳統(tǒng)的試驗(yàn)臺(tái)能夠做兩相流的研究。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，分離效率高，能有效解決實(shí)驗(yàn)和工程中流體除氣問題。

附圖說明

圖1是氣液分離裝置的側(cè)半剖視圖；

圖2是氣液分離裝置的俯視剖視圖一；

圖3是氣液分離裝置的俯視剖視圖二；

圖4是環(huán)形水箱及罐體的部分沿周向展開視圖；

圖5是噴管開口方向示意圖之一。

圖6是噴管開口方向示意圖之二。

圖中：頂部出氣口1、絲網(wǎng)過濾器2、罐蓋3、螺旋管4、噴嘴5、環(huán)形水箱6、入口擋板7、氣液分離板8、分液板9、錐形導(dǎo)流板10、折流板11、溢流口12、出口擋板13、罐體14、水箱入口15、連接管16、水管17、罐出口18。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明具體實(shí)施包括罐體14和置于罐體14內(nèi)的第一級(jí)分離部分、第二級(jí)分離部分和第三級(jí)分離部分，第一級(jí)分離部分置于罐體14內(nèi)腔的上部空間，第二級(jí)分離部分置于罐體14內(nèi)壁周面，第一級(jí)分離部分和第二級(jí)分離部分之間通過水管16連接，第三級(jí)分離部分置于罐體14底部，罐體14的罐蓋3開有頂部出氣口1，頂部出氣口1處安裝絲網(wǎng)過濾器2。

如圖2所示，第一級(jí)分離部分主要由螺旋管4、噴嘴5和折流板11組成，螺旋管4為沿平面螺紋布置的管道結(jié)構(gòu)，螺旋管4上間隔設(shè)置有多個(gè)噴嘴5，并在每個(gè)噴嘴5端口處附近設(shè)置有折流板11。

如圖5～圖6所示，對(duì)于每個(gè)噴嘴5，噴嘴5連接到螺旋管4上部靠近中心側(cè)的外壁，噴嘴5沿自身所在的螺旋管4圓形截面的徑向向外延伸布置，使得噴嘴5與螺旋管4平面螺紋所在平面成45度，噴嘴5與自身所在的螺旋管4的切向方向成45度；折流板11呈倒l形，倒l形內(nèi)側(cè)朝向噴嘴5。

螺旋管4靠近中心側(cè)的端口作為出口，出口經(jīng)連接管16與第二級(jí)分離部分的入口連接相通；所述的螺旋管4遠(yuǎn)離中心側(cè)的端口作為入口，入口經(jīng)水管17與外部泵水源連接。

如圖1、圖3和圖4所示，第二級(jí)分離部分主要由環(huán)形腔體6、入口擋板7、氣液分離板8、出口擋板13和溢流口12組成，罐體14內(nèi)壁柱周面一圈通過板件圍成設(shè)有環(huán)形腔體6，并以罐體14的外壁作為環(huán)形腔體6的外壁；環(huán)形腔體6一側(cè)的內(nèi)外壁之間設(shè)有兩塊豎直平行安裝的入口擋板7，兩塊入口擋板7和環(huán)形腔體6的內(nèi)外壁共同圍成僅上端開口的入口腔空間，入口腔空間底部的環(huán)形腔體6內(nèi)壁開有水箱入口15，水箱入口15經(jīng)連接管16與螺旋管4的出口連接相通；

環(huán)形腔體6另一側(cè)的內(nèi)外壁之間設(shè)有一塊出口擋板13，出口擋板13和兩塊入口擋板7相對(duì)稱布置，出口擋板13上方的環(huán)形腔體6內(nèi)壁開設(shè)溢流口12；

入口擋板7和出口擋板13防止箱內(nèi)流體形成環(huán)形流動(dòng)，出口擋板13分別與兩塊入口擋板7之間的環(huán)形腔體6內(nèi)部空間形成兩個(gè)對(duì)稱布置的弧形腔體，每個(gè)弧形腔體的內(nèi)外壁之間設(shè)有氣液分離板8，氣液分離板8從入口擋板7到出口擋板13方向延伸并向下傾斜布置。

環(huán)形腔體6內(nèi)壁頂端高于入口擋板7頂端，入口擋板7頂端高于出口擋板13頂端，出口擋板13頂端高于溢流口12。入口擋板7的水平高度比出口擋板13高，能使得流體總是由入口往溢流口12流，同時(shí)入口擋板7能使螺旋管4流入的流體減速。

氣液分離板8頂端介于入口擋板7頂端和出口擋板13頂端之間，氣液分離板8底端低于介于出口擋板13頂端。具體實(shí)施中，氣液分離板的8頂端與溢流口12頂端可以差不多，以保證水箱內(nèi)的水基本從氣液分離板8的下面流到溢流口12。

如圖1所示，第三級(jí)分離部分主要由分液板9和上端大、下端小的錐形導(dǎo)流管10組成，罐體14底面中心開有罐出口18，罐出口18通過錐形導(dǎo)流管10引流流出，錐形導(dǎo)流管10下端固定連接罐體14并與液體出口相通，分液板9水平地安裝在錐形導(dǎo)流管10上端上方。罐體14底面和錐形導(dǎo)流管10之間形成集液空間。錐形導(dǎo)流板10呈漏斗狀對(duì)排出的流體有一個(gè)穩(wěn)流的作用。

本發(fā)明的多級(jí)分離過程是：

氣液兩相混合流體首先進(jìn)入螺旋管4，螺旋管4上開有均勻分布的噴嘴5，噴嘴上面裝有折流板11。噴嘴和折流板的數(shù)量視具體情況而定。

在離心力和重力的雙重作用下由于液相重于氣相，氣泡跟隨流體運(yùn)動(dòng)過程中，液相會(huì)偏向螺旋管4下部外側(cè)沿螺旋管4流動(dòng)，氣泡則會(huì)偏向螺旋管4上部?jī)?nèi)側(cè)沿螺旋管4離心流動(dòng)，所以噴嘴5的設(shè)置如圖5和圖6所示。這樣一部分的氣體和水在流速和壓力的作用下會(huì)從噴嘴5里面噴出來，被折流板11擋住，氣體部分從折流板11水平支板向上流走，水則在重力的作用下沿著折流板11的垂直支板向下流入到第三級(jí)分離部分的集液罐空間里面。

通過螺旋管4的主流則由管道進(jìn)入第二級(jí)分離部分內(nèi)，入口擋板7和出口擋板13的作用主要是把環(huán)形水箱6分成兩個(gè)部分，使內(nèi)部流動(dòng)先由水箱入口15進(jìn)入向上翻過入口擋板7頂端后流到兩側(cè)的弧形腔體內(nèi)，再?gòu)幕⌒吻惑w流入到出口擋板13處，并從出口擋板13處的溢流口12流出到第三級(jí)分離部分的集液罐空間里面，從而避免形成環(huán)形水箱6內(nèi)的環(huán)形流動(dòng)。

兩塊入口擋板7形成入口腔體空間也能使螺旋管4流過來的流體減速，以便進(jìn)行重力分離。

在流體流過弧形腔體的氣液分離板8的時(shí)候，在重力的作用下，氣體沿著氣液分離板8上升，水就從下面流走。

集液罐空間的液體漫過錐形導(dǎo)流管10從罐出口18流出，上述所有氣體均從頂部出氣口1排出，經(jīng)過兩級(jí)分離后的流體最后在罐體14中利用重力完成最后的分離。