[发明专利]一种多孔壁超音速旋流分离器及其分离方法

权利要求书

1.一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：包括旋流器、Laval喷管和扩压分离器；

所述的旋流器包括旋流器外壳、中心锥A和叶片，所述的中心锥A与旋流器外壳同轴，并置于旋流器外壳内部，所述的叶片置于旋流器外壳和中心锥A之间；

所述的Laval喷管包括顺次轴向连接的Laval喷管收缩管和Laval喷管扩张管，所述的Laval喷管收缩管与旋流器外壳轴向连接；

所述的扩压分离器包括分离器外壳和分离锥，所述的分离锥与分离器外壳同轴，且分离锥置于分离器外壳的内部，所述的分离锥为空心锥，且分离锥尖端形成一个分离环截面，所述分离环截面置于Laval喷管扩张管的出口截面，分离环截面将Laval喷管扩张管的出口截面分为内层截面和外层截面，外层截面与分离器外壳内壁、分离锥外壁之间形成分离器，外层截面为分离器入口端，分离器出口端与湿气出口A相连接；内层截面与分离锥的内壁之间形成扩压器，内层截面为扩压器入口端，扩压器出口端与输气管线相连接；

所述的Laval喷管与分离器外壳至少其中之一表面上设置有用于排除湿气流的若干排液孔，具有排液孔的位置通过密封腔A和/或密封腔B密封，通过排液孔脱离出的湿气经密封腔A和/或密封腔B收集后经湿气出口B和/或湿气出口C流入湿气处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述排液孔设置于所述的Laval喷管的Laval喷管收缩管和Laval喷管扩张管管壁上，且所述的Laval喷管收缩管和Laval喷管扩张管的外表面通过密封腔A密封。

3.根据权利要求1所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述排液孔设置于所述分离器外壳上，且所述的分离器外壳的外表面通过密封腔B密封。

4.根据权利要求1所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述排液孔设置于所述Laval喷管管壁和分离器外壳上，且所述的Laval喷管外表面和分离器的外表面分别通过密封腔A和密封腔B密封。

5.根据权利要求1所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述的Laval喷管收缩管内包含有中心锥B，所述的中心锥B与Laval喷管收缩管同轴，中心锥B与中心锥A轴向连接；

6.根据权利要求5所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述的Laval喷管扩张管内包含有中心锥C，所述的中心锥C与Laval喷管扩张管同轴，中心锥C与中心锥B轴向连接。

7.根据权利要求6所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述的扩压分离器的分离锥内包含有中心锥D，所述的中心锥D与分离锥同轴；所述的中心锥D与中心锥C轴向连接，Laval喷管扩张管的出口截面、分离锥的内壁与中心锥D的外壁之间的空腔形成扩压器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述的扩压器入口端截面积与分离器入口端截面积之比δ满足1/4＜δ＜4，且分离器外壳内壁与分离锥外壁呈线性平行。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种多孔壁超音速旋流分离器，其特征在于：所述的排液孔的孔径D小于等于2mm，相邻两个排液孔的中心间距L满足D＜L＜10D。

10.一种多孔壁超音速旋流分离器的分离方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一、含湿气体经过压力调节后流经旋流器和Laval喷管，并在Laval喷管中绝能等熵膨胀为强旋流超音速气流，同时气体形成低温低压；当强旋流超音速气流温度降低到可凝结物露点温度以下时，可凝结物就被冷凝出来，离心力将其甩到Laval喷管的内壁面和/或近壁区；

步骤二、当所述的Laval喷管管壁设置有排液孔时，附着在Laval喷管内壁面和/或近壁区的含湿气体经排液孔排出，经湿气出口B流入湿气处理系统；

步骤三、经Laval喷管处理后的气体在Laval喷管的出口被分离锥分流，内层气体经扩压器进入输气管线，外层湿气流入分离器，当分离器外壳设置有排液孔时，外层湿气流一部分经分离器外壳的排液孔从湿气出口C流入湿气处理系统，一部分经分离器从湿气出口A流入湿气处理系统。