1.本发明属于多相流两相分离及节能减阻技术领域，具体涉及一种组合式气液分离装置及其工作方法。
背景技术：
2.气液两相流动广泛存在于自然界与生产生活中，两相流流动复杂多变，不同的流量参数组合下会表现为多种流型结构，研究分析难度很大。在生产和生活过程中，经常需要将气液两相进行分离或提纯，如除掉润滑油中的空气、石油开采中的气液分离过程等等。
3.现存的气液分离器主要有几种类型：重力沉降式、惯性式、离心式等。其中离心式分离器具有结构简单、分离效率高、压损较小等优点，在工业生产中应用最为广泛。但是，现有的离心式分离器难以满足结构紧凑、体积小、可靠性高等要求。当在某些特殊工况条件与使用场景下，需要在保证高分离效率和低压降的条件下，尽可能的减小分离器的体积和重量，但是单一结构的分离器将难以实现上述功能。
技术实现要素：
4.为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种组合式气液分离装置及其工作方法，结构设计合理，能够实现紧凑结构条件下的高效率低压损气液分离。
5.本发明通过以下技术方案来实现：
6.本发明公开的一种组合式气液分离装置，包括入口管、旋流中心体、连接管、切向分离器柱段、排气管、切向分离器锥段和排液管；
7.切向分离器柱段的下端与切向分离器锥段的上端连接；切向分离器柱段侧壁的切向上开设有切向分离入口和分离器进气口，顶部开设有通孔，排气管穿过所述通孔伸入切向分离器柱段；切向分离器锥段底部与排液管连接；旋流中心体设在入口管内，入口管与切向分离入口连接；旋流中心体的表面设有若干旋流叶片，后端端面上开设有旋流排气口，内部开设有旋流通道；旋流通道的一端与旋流排气口连接，另一端通过连接管与所述分离器进气口连接。
8.优选地，旋流中心体的前端连接有锥形的旋流前端。
9.优选地，旋流叶片为折流板式、直叶片式、流线型叶片式或螺旋叶片式。
10.优选地，旋流叶片的数量为3～8。
11.优选地，切向分离入口与分离器进气口的方向一致。
12.优选地，入口管与切向分离入口之间设有缩径段。
13.进一步优选地，缩径段的缩颈比为0.2～0.8。
14.优选地，切向分离入口高于所述分离器进气口。
15.优选地，入口管连接有入口法兰，排气管连接有排气管法兰，排液管连接有排液管法兰。
16.本发明公开的上述组合式气液分离装置的工作方法，包括
17.两相流由入口管进入，在旋流叶片的作用下进行预分离，大部分空气由旋流排气口进入旋流通道，经连接管切向进入切向分离器柱段进入二次分离；其余部分由切向分离入口进入切向分离器柱段，经切向分离器柱段和切向分离器锥段分离；气体由排气管排出，液体由排液管排出。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19.本发明公开的一种组合式气液分离装置，结合了轴流式旋流分离和切向式旋流分离，实现了气液两相的完全分离。首先，通过旋流中心体和旋流叶片，利用轴流式旋流分离的原理，将两相流中的绝大多数空气进行分离，减轻了后续切向式旋流分离部分的分离压力，从而能够减小切向式旋流分离部件的体积，使整个分离装置的结构更加紧凑。然后，轴流式旋流分离具有一定的整流作用，不同流型经过轴流式旋流分离后会变为环状流流出，有利于下游切向式旋流分离及设计优化。其次，轴流式旋流分离部分分离出的大量空气由连接管进入切向分离器柱段，减少了压损，使整个分离过程的压损进一步降低。该装置结构简单、成本低廉、通用性好、适用范围广。
20.进一步地，旋流中心体的前端连接有锥形的旋流前端，能够减少两相流的阻力。
21.进一步地，切向分离入口与分离器进气口的方向一致，能够保证切向流动方向与切向式分离器旋流方向一致，提高分离效率。
22.进一步地，入口管与切向分离入口之间设有缩径段，一方面能够提高进入切向分离器柱段的切向速度，保证分离器内的旋流强度，提高分离效率；另一方面为入口管内轴流式分离器提供足够的背压，更有利于轴流式分离器的分离。
23.本发明公开的上述组合式气液分离装置的工作方法，使用方便，分离效率高。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构示意图；
25.图2为本发明的立体效果图。
26.图中：1为入口法兰，2为入口管，3为旋流前端，4为旋流中心体，5为旋流叶片，6为旋流排气口，7为旋流通道，8为连接管，9为缩径段，10为切向分离入口，11为切向分离器柱段，12为排气管，13为排气管法兰，14为切向分离器锥段，15为排液管，16为排液管法兰。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
28.如图1和图2，本发明的一种组合式气液分离装置，包括入口管2、旋流中心体4、连接管8、切向分离器柱段11、排气管12、切向分离器锥段14和排液管15；
29.切向分离器柱段11的下端与切向分离器锥段14的上端连接；切向分离器柱段11侧壁的切向上开设有切向分离入口10和分离器进气口，顶部开设有通孔，排气管12穿过所述通孔伸入切向分离器柱段11；切向分离器锥段14底部与排液管15连接；旋流中心体4设在入口管2内，入口管2与切向分离入口10连接；旋流中心体4的表面设有若干旋流叶片5，后端端面上开设有旋流排气口6，内部开设有旋流通道7；旋流通道7的一端与旋流排气口6连接，另一端通过连接管8与所述分离器进气口连接。
30.在本发明的一个较优的实施例中，旋流中心体4的前端连接有锥形的旋流前端3。
31.在本发明的一个较优的实施例中，旋流叶片5为折流板式、直叶片式、流线型叶片式或螺旋叶片式。
32.在本发明的一个较优的实施例中，旋流叶片5的数量为3～8。
33.在本发明的一个较优的实施例中，切向分离入口10与分离器进气口的方向一致。
34.在本发明的一个较优的实施例中，入口管2与切向分离入口10之间设有缩径段9。优选地，缩径段9的缩颈比为0.2～0.8，具体可根据实际工况进行相应的调整。
35.在本发明的一个较优的实施例中，切向分离入口10高于所述分离器进气口。
36.在本发明的一个较优的实施例中，入口管2连接有入口法兰1，排气管12连接有排气管法兰13，排液管15连接有排液管法兰16，各法兰便于与外部设备安装拆卸。
37.在本发明的一个较优的实施例中，入口管2内设置多组旋流前端3、旋流中心体4和旋流叶片5，每组之间间隔一定距离，每组连接一个连接管8，并且在切向分离器柱段11上开设有数量匹配的分离器进气口，所有分离器进气口位于同一高度，且切向方向相同。能够保证大多数空气在入口管道内分离完成，进一步提高分离效率，实现切向旋流分离器的小型化、轻量化。
38.切向式分离器可借鉴普通管柱式分离器尺寸结构进行设计，但要保证溢流管插入切向分离器柱段11内的深度要略小于设计值。
39.上述组合式气液分离装置的原理及工作方法如下：
40.本发明的组合式气液分离装置，整体上看，包括轴流式旋流分离和切向式旋流分离器两部分，轴流式旋流分离器位于入口管2内，按照流动方向，依次为旋流前端3、旋流中心体4、旋流叶片5和旋流排气口6。经过分离后，绝大多数的空气从旋流通道7排入到连接管8内。完成轴流式旋流分离器的预分离功能。切向分离入口10通过缩径段9与轴流式分离器连接，经过切向分离器柱段11和切向分离器锥段14分离后，气体从排气管12排出，液体从排液管15排出。其中，连接管8切向进入切向分离器柱段11内，完成二次分离。整个分离装置通过入口法兰1、排气管法兰13和排液管法兰16与外部设备连接。
41.本发明的创新方法主要体现在，将轴向旋流分离器和切向旋流分离器有机集成形成一种新型组合气液分离器，其兼具气液分离与减阻等功能，结构紧凑、摩擦阻力小、适应性好；相比单纯切向式入口旋流分离器节省空间，能量损失也更低。两种分离器的组合使用，流场更加稳定、分离效率得以显著提高。
42.以上所述仅为本发明实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内可轻易想到的变化或者替换，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接、间接运用在其他相关技术领域的情况，均应涵盖在本发明的保护范围之内。技术特征：
1.一种组合式气液分离装置，其特征在于，包括入口管(2)、旋流中心体(4)、连接管(8)、切向分离器柱段(11)、排气管(12)、切向分离器锥段(14)和排液管(15)；切向分离器柱段(11)的下端与切向分离器锥段(14)的上端连接；切向分离器柱段(11)侧壁的切向上开设有切向分离入口(10)和分离器进气口，顶部开设有通孔，排气管(12)穿过所述通孔伸入切向分离器柱段(11)；切向分离器锥段(14)底部与排液管(15)连接；旋流中心体(4)设在入口管(2)内，入口管(2)与切向分离入口(10)连接；旋流中心体(4)的表面设有若干旋流叶片(5)，后端端面上开设有旋流排气口(6)，内部开设有旋流通道(7)；旋流通道(7)的一端与旋流排气口(6)连接，另一端通过连接管(8)与所述分离器进气口连接。2.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，旋流中心体(4)的前端连接有锥形的旋流前端(3)。3.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，旋流叶片(5)为折流板式、直叶片式、流线型叶片式或螺旋叶片式。4.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，旋流叶片(5)的数量为3～8。5.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，切向分离入口(10)与分离器进气口的方向一致。6.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，入口管(2)与切向分离入口(10)之间设有缩径段(9)。7.根据权利要求6所述的组合式气液分离装置，其特征在于，缩径段(9)的缩颈比为0.2～0.8。8.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，切向分离入口(10)高于所述分离器进气口。9.根据权利要求1所述的组合式气液分离装置，其特征在于，入口管(2)连接有入口法兰(1)，排气管(12)连接有排气管法兰(13)，排液管(15)连接有排液管法兰(16)。10.权利要求1～9所述的组合式气液分离装置的工作方法，其特征在于，包括：两相流由入口管(2)进入，在旋流叶片(5)的作用下进行预分离，大部分空气由旋流排气口(6)进入旋流通道(7)，经连接管(8)切向进入切向分离器柱段(11)进入二次分离；其余部分由切向分离入口(10)进入切向分离器柱段(11)，经切向分离器柱段(11)和切向分离器锥段(14)分离；气体由排气管(12)排出，液体由排液管(15)排出。
技术总结
本发明公开的一种组合式气液分离装置及其工作方法，属于多相流两相分离及节能减阻技术领域。切向分离器柱段的下端与切向分离器锥段的上端连接；切向分离器柱段侧壁的切向上开设有切向分离入口和分离器进气口，顶部开设有通孔，排气管穿过所述通孔伸入切向分离器柱段；切向分离器锥段底部与排液管连接；旋流中心体设在入口管内，入口管与切向分离入口连接；旋流中心体的表面设有若干旋流叶片，后端端面上开设有旋流排气口，内部开设有旋流通道；旋流通道的一端与旋流排气口连接，另一端通过连接管与所述分离器进气口连接。本发明的结构设计合理，能够实现紧凑结构条件下的高效率低压损气液分离。率低压损气液分离。率低压损气液分离。
技术研发人员：郭烈锦 王进芝 王晔春 谢向东 徐强 潘盈秀
受保护的技术使用者：佛山市南海区鑫锦伟华洁净能源研究院
技术研发日：2022.08.12
技术公布日：2022/10/11
声明：
“组合式气液分离装置及其工作方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：佛山市南海区鑫锦伟华洁净能源研究院
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2024年09月11日 ~ 13日 
