Повышение эффективности разделения многофазных потоков в вихревых сепараторах напрямую связано с решением проблемы вторичного уноса жидкости, который возникает при срыве коалесцированной пленки с лопастей завихрителя. Существующие методы отвода этой пленки часто усугубляют ситуацию, увеличивая гидравлическое сопротивление или способствуя разбрызгиванию. Таким образом, разработка конструкции, обеспечивающей эффективный дренаж при минимальном воздействии на основной поток, является актуальной. Целью данной работы было экспериментальное обоснование работоспособности нового устройства для отвода сепарированной жидкости непосредственно с лопастей аксиального завихрителя за пределы корпуса сепаратора, направленного на снижение вторичного уноса. Методика исследования включала испытания лабораторной модели на системе воздух-вода и растворы глицерина с варьированием скорости газа (15-23 м/с), нагрузки по жидкости (до 300 кг/ч) и кинематической вязкости (1-50 сСт). Конструкция содержит завихритель с шестью лопастями, оснащенными специальными отводящими трубками со щелевым забором. Проведено сравнение с базовым устройством и аналогом по патенту по ключевым параметрам: унос жидкости, гидравлическое сопротивление и комплексный показатель эффективности. В результате подтверждена работоспособность предложенного устройства. Установлено, что доля жидкости, отводимой с лопастей, может достигать 20% от общей нагрузки, слабо зависит от скорости газа, но существенно снижается с ростом вязкости из-за увеличения сопротивления в каналах. Получена эмпирическая зависимость для расчета этого количества. Сравнительный анализ с аналогичными устройствами продемонстрировал, что, несмотря на рост гидравлического сопротивления на 40-45%, новое устройство обеспечивает снижение уноса жидкости на 45-50% и обладает наилучшим комплексным показателем эффективности. Основное преимущество конструкции заключается в устранении вторичного уноса за счет вывода части жидкости из основного потока, что способствует сохранению крутки и улучшает условия окончательной сепарации в устройстве.
Improving the efficiency of multiphase flow separation in vortex separators is directly related to solving the problem of secondary liquid entrainment, which occurs when a coalesced film detaches from the swirler blades. Existing methods for removing this film often exacerbate the situation by increasing the hydraulic resistance or promoting splashing. Therefore, developing a design that provides effective drainage with minimal impact on the main flow is relevant. The aim of this work was the experimental argumentation of the operability of a new device for removing separated liquid directly from the blades of an axial swirler outside the separator casing, aimed at reducing secondary entrainment. The research methodology involved testing a laboratory model on an air-water system and glycerol solutions with variations in gas velocity (15-23 m/s), liquid load (up to 300 kg/h), and kinematic viscosity (1-50 cSt). The design comprised a swirler with six blades equipped with special drainage tubes with a slotted intake. A comparison was made with a base device and a patent analogue based on key parameters: liquid entrainment, pressure drop, and a comprehensive performance coefficient. As a result, the operability of the proposed device was confirmed. It was found that the fraction of liquid removed from the blades can reach up to 20% of the total load, showing little dependence on gas velocity but decreasing significantly with increasing viscosity due to increased channel resistance. An empirical correlation for calculating this amount was obtained. Comparative analysis demonstrated that, despite a 40-45% increase in hydraulic resistance, the new device provides a 45-50% reduction in liquid entrainment and has the best comprehensive performance coefficient. The main advantage of the design lies in eliminating secondary entrainment by diverting part of the liquid from the main flow, which helps preserve the swirl and improves the conditions for final separation within the device.