一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法

摘要

本发明提出一种双喉道自起动超音速旋流分离器及其分离方法，该双喉道自起动超音速旋流分离器包括旋流器、Laval喷管和扩压分离器，其中扩压分离器包括分离锥A、分离器外壳、多孔壁、分离锥B和分离锥C，多孔壁的壁面具有若干排气孔，多孔壁外壁和分离锥B内壁之间形成溢流腔。本发明在扩压器收缩段和扩压器扩张段采用多孔壁结构，起到了对扩压器喉道流通面积的气动调节作用，当上游压力有波动的时候可以实现自调节。且本发明中来自Laval喷管的超声速气流在扩压器的收缩段先压缩减速，并以稍大于声速的速度通过扩压器喉道，然后在扩压器扩张段以远低于Laval喷管马赫数的条件形成正激波，因此具有激波损失小的优点。

主权项

一种双喉道自起动超音速旋流分离器，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封头、叶片、螺帽、旋流器内壳、旋流器外壳和旋流器尾锥；所述的旋流器内壳与旋流器外壳同轴，并置于旋流器内部；叶片置于旋流器外壳和旋流器内壳之间；旋流器尾锥与旋流器内壳同轴，通过螺帽与旋流器内壳的一端轴向连接，旋流器封头与旋流器内壳同轴，并通过螺纹与旋流器内壳的另一端轴向连接；所述的Laval喷管包括顺次轴向连接的Laval喷管直管A、Laval喷管收缩管、Laval喷管扩张管A、Laval喷管扩张管B和Laval喷管直管B；所述的Laval喷管直管A与旋流器外壳同轴轴向连接，并使旋流器尾锥的锥体位于Laval喷管直管A的内部；所述的Laval喷管直管A、Laval喷管收缩管、Laval喷管扩张管A、Laval喷管扩张管B和Laval喷管直管B顺次同轴连接；所述的扩压分离器包括分离锥A、分离器外壳、多孔壁、分离锥B和分离锥C；所述的分离锥A、分离锥B均与分离器外壳同轴，且分离锥A、分离锥B均置于分离器外壳的内部，分离器外壳与Laval喷管直管B同轴连接；所述的分离锥A内壁是收缩的，收缩角为β4；所述的分离锥B与分离锥A轴向连接，所述的多孔壁与分离锥B同轴并置于分离锥B内部，并且所述多孔壁的前端与分离锥A的尾部轴向连接，所述的多孔壁为中空管壁，其内外壁面平行，多孔壁从其与分离锥A的尾部连接的前端位置开始，先以收缩角β5收缩，然后再以扩张角β6扩张，再以再度扩张角β7扩张，多孔壁的壁面具有若干排气孔，所述的分离锥C也置于分离器外壳的内部，分离锥C的一侧端面与分离锥B、多孔壁均轴向连接，所述的分离锥C内壁是扩张的，分离锥C的扩张角为β8；所述的分离锥A为空心锥，且其尖端形成一个分离环截面，该分离环截面置于Laval喷管直管B的出口截面，将Laval喷管直管B的出口截面分为外层截面和内层截面两部分，外层截面与分离器外壳内壁、分离锥A外壁、分离锥B外壁、分离锥C外壁之间形成分离器，使外层截面成为分离器入口端，分离器的出口端与湿气出口相连接；所述的内层截面与分离锥A内壁、多孔壁内壁、分离锥C内壁之间形成扩压器，内层截面成为扩压器入口端，扩压器出口端与输气管线相连接；所述的多孔壁外壁和分离锥B内壁之间形成溢流腔；气体经Laval喷管直管B的出口截面流入扩压分离器，经分离锥A将气体分成内层干气流和外层湿气流，外层湿气流从分离器入口端流入，经分离器出口端从湿气出口排出至湿气处理系统，内层干气流从扩压器入口端流入，经扩压器和溢流腔进入输气管线。