EXPERIMENTAL STUDY OF PRESSURE DROP IN VORTEX SEPARATION DEVICE WITH AXIAL SWIRLER
BDHIOC
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.04.030%20Keywords:
swirling flow, vortex device, hydraulic resistance, liquid viscosity, separationAbstract
Vortex-type devices for separating gas-liquid flows in swirling flow are a common type of industrial equipment. However, most of the data on pressure drop for devices with axial swirlers is obtained in the air-water system. The goal of this work is to conduct experimental studies to assess the effect of the viscosity of the dispersed phase on hydraulic losses in a vortex separation device with an axial swirler. During the experimental study, the gas velocity changes from 15 to 23 m/s, the ratio of the liquid and gas phases from 0 to 0.3, the viscosity of the liquid from 1 to 50 mm2/s. In the course of processing experimental data, an empirical relationship was obtained that reflects the wall dependence of the increase in pressure drop in the device on the viscosity of the liquid phase. The results of studies have shown that an increase in the viscosity of the dispersed phase increases the pressure drop of the device and depends on the flow rate and flow regime. At a phase flow ratio of 0.05 to 0.3 the coefficient of hydraulic pressure of separator with axial swirler increases from 9.6 to 12.75 at a liquid viscosity of 1 mm2/s, from 10 to 14.5 at a liquid viscosity of 30 mm2/s, from 10.45 to 15.4 at a liquid viscosity of 50 mm2/s. The pressure drop ranged from 1400 to 3200 Pa at a gas velocity of 15 to 23 m/s. The experimental data obtained were compared with those of other authors for vortex elements of the axial type. Due to the use of the device for discharging the separated liquid, on average, a 2.2-times increase in pressure drop is observed among the modifications considered; however, a better separation of liquid from gas is provided.
References
Flow characteristic and separation performance of co-current gas-liquid vortex separator / J. Gao [et al.]. // Powder Technology. 2024. Vol. 443. Article 119929. doi: 10.1016/j.powtec.2024.119929.
Харьков В.В., Николаев А.Н. Численное моделирование тепло- и массообмена в процессе концентрирования термолабильных растворов в закрученном потоке // Ползуновский вестник. 2017. № 1. С. 30–34.
Rocha A.D., Bannwart A.C., Ganzarolli M.M. Numerical and experimental study of an axially in-duced swirling pipe flow // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2015. Vol. 53. P. 81–90. doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2015.02.003.
Харьков В.В., Николаев А.Н. Инженерная методика расчета вихревой камеры со взвешенным капельным слоем // Химическая промышленность сегодня. 2017. № 1. С. 16–21.
Марголин Е.В., Тарат Э.Я. Выбор оптимальных параметров вертикального каплеуловителя // Промышленная и санитарная очистка газов. 1976. № 3. С. 11–13.
Применение контактных тарелок с прямоточно-центробежными элементами для интенсификации массообменных процессов / Э.И. Левданский [и др.]. // Азотная промышленность: сб. М.: НИИТЭХИМ, 1974. Вып. 6. С. 69–73.
Liu L., Bai B. Experimental study and similarity analysis of separation efficiency of swirl-vane separator // Nuclear Engineering and Design. 2020. Vol. 359. Article 110442. doi: 10.1016/j.nucengdes.2019.110442.
Карпенков А.Ф., Качан В.В., Шишло Б.М. Исследование влияния конструкции завихрителя на аэродинамическую структуру закрученного потока в цилиндрической трубе // Химия и химическая технология: республиканский межведомственный сборник. Минск: Вышэйшая школа, 1979. Вып. 14. С. 158–160.
Мусташкин Ф.А., Николаев Н.А., Николаев А.М. Гидродинамические закономерности в массообменном аппарате вихревого типа // Труды Казан. хим.-технол. ин-та. 1970. № 45. С. 26–31.
Вихревые массообменные аппараты / С.С. Сабитов [и др.] // Общеотраслевые вопросы развития химической промышленности Обзор. инф. cер. НИИТЭХИМ. 1981. № 3. С. 30.
Дмитриева О.С., Харьков В.В., Николаев А.Н. Дисперсный состав жидкой фазы вихревого сепарационного устройства // Вестник технологического университета. 2024. Т. 27. № 5. С. 54–58. doi: 10.55421/1998-7072_2024_27_5_54.
Вязовкин Е.С. Исследование гидродинамики и эффективности вихревых контактных ступеней: автореф. дис. … кандидата техн. наук. Казань, 1972. 24 с.
Левданский Э.И. Исследование скоростной ректификации в аппаратах с прямоточно-центробежными контактными устройствами // 3-я Всес. конф. по теории и практике ректификации. Северодонецк, 1973. Ч. 2. С. 258–261.
Харьков В.В., Николаев А.Н. Разработка и исследование аппарата вихревого типа для концентрирования фруктовых соков // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 14. С. 445–448.
Харьков В.В. Моделирование тепло- и массообмена при концентрировании соков в вихревой камере // Научно-технический вестник Поволжья. 2016. № 1. С. 37–44.
Ершов А.И., Гухман Л.М., Бляхер Е.Г. Исследование гидродинамики восходящего двухфазного закрученного потока // Известия вузов СССР. Энергетика. 1971. № 10. С. 88–92.
Лукьянов В.П. Гидродинамические характеристики // Промышленная и санитарная очистка газов. 1976. № 5. С. 6–8.
Овчинников А.А., Харьков В.В. Описание структуры закрученных потоков в вихревых камерах // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 23. С. 322-325.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Oksana S. Dmitrieva, Vitaly V. Kharkov, Andrey N. Nikolaev

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.











.
This work is licensed under a 