Вихревая труба Ранка-Хилша.

Вихревая труба была изобретена французским инженером Ж. Ранком ещё в конце 20-х годов XX века. Работая над совершенствованием циклонов для очистки газов от пыли он заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г. Ж. Ранк подаёт заявку на изобретенное устройство, названное им "вихревой трубой". Французские учёные тогда с недовернем отнеслись к изобретению вихревой трубы и всерьёз не приняли доклад Ж. Ранка, сделанный в 1933 г. на заседании Французского физического общества. Более 20-ти лет открытие Ж. Ранка игнорировалось и лишь в 1946 г. немецкий физик Р. Хилш опубликовал работу об экспериментальных исследованиях вихревой трубы, в которой дал рекомендации для конструирования таких устройств. С тех пор вихревые трубы иногда называют "вихревыми трубами Ранка-Хилша".

Особенностью вихревой трубы, является исключительная простота устройства, отсутствие движущихся элементов и надёжность в эксплуатации. Работа вихревой трубы заключается в создании закрученного потока газа и последующего его разделения на холодный, отбираемый через отверстие диафрагмы, и горячий (или тёплый), уходящий в противоположную сторону  потоки, образующиеся в результате проявления вихревого эффекта Ранка-Хилша.

Температура холодного потока зависит от отношения давления газа на входе в тангенциальное сопло и давления на холодном потоке и от отношения массы холодного потока к общей массе газа, поступающего в вихревую трубу. При отношении давления 3,0 ÷ 5,0  можно получить на холодном конце вихревой трубы температуру газа на 50 С°÷ 60 С° ниже начальной.

В России, начиная с 60-х годов прошлого столетия, проводились изыскательные работы по применению вихревых труб Ранка-Хилша в высокопроизводительной технологии разделения (очистки) газовых смесей низкотемпературным методом. Был выполнен необходимый комплекс теоретических и экспериментальных исследований применительно к производствам метанола, ацетилена, при утилизации газов, а также к процессам подготовки и переработки природного газа и попутного газа нефтедобычи. При этом вихревые трубы различных модификаций были испытаны и внедрены в широком диапазоне давлений (до 300 ати) и температур холодном потоке (до -70 С°) на газовых смесях, включающих азот, водород, метанол, диоксид и оксид углерода, сероводород, смеси углеводородов и др.

Полученный банк данных позволил разработать и реализовать в промышленности оригинальные конструкции вихревых труб и целевые технологические схемы, полезно использующие перепады давления газов, зачастую безвозвратно теряемые при дросселировании. Особенно эффективно вихревая труба может быть использована при добыче и транспорте газа, когда требуется очистка газа при снижении пластового давления газа перед подачей в магистральный трубопровод с 200 ÷ 250 атм до 50 ÷ 60 атм. и на газораспределительных станциях (ГРС) с 70 атм  до 1 ÷ 6 атм. Установка вихревой трубы при незначительных затратах даёт возможность повысить выход газоконденсата из газа на 20 ÷ 25% и более. Осуществление эффекта Ранка-Хилша с применением вихревой трубы даёт возможность создать холодильное устройство, в котором отсутствуют агрессивные хладоагенты и компрессор.

Разработанные вихревые трубы не только генерируют холод, но одновременно обеспечивают сепарацию газовых потоков от конденсирующихся компонентов. Вихревые трубы имеют плавно изменяемую геометрию соплового ввода, что позволяет эксплуатировать их как регулирующие вентили. Внутренний диаметр разработанных и эксплуатируемых вихревых труб, характеризующий их производительность по газу, лежит в интервале от 10 до 200 мм.

1. Выделение целевых продуктов с применением вихревой трубы из продувочных газов производства метанола (2 установки) и альдегидов (1 установка)
2. Осушка воздуха и других газов и газовых смесей (точка росы от +5 С° до -70 С°) при отношении давлений вход/выход не менее 2,0 ÷ 5,0
3. Низкотемпературная сепарация природного газа с увеличением выхода газового конденсата по сравнению с обычным дросселированием (2 установки)
4. Очистка природного газа на ГРС от конденсата (углеводороды С₆₊) со степенью очистки до 90% (1 установка)
5. Получение холода на ГРС и ГРП (на уровне от -10 С° до - 30 С°) для продуктовых холодильных камер и других целей (1 установка)
6. Подогрев природного газа на ГРС вместо огневого подогревателя
7. Очистка попутных газов нефтедобычи с использованием вихревой трубы от высших углеводородов при отношении давлений 1,4 атм и выше (2 установки)
8. Генерация холода (тепла) на любом газе или газовой смеси при имеющемся перепаде давления с их дальнейшим использованием по усмотрению Заказчика

Технологические схемы вышеперечисленных процессов, как правило, содержат рекуперационные теплообменники и по необходимости сепараторы. Возможно, однако, применение только одной вихревой трубы (например, для осушки природного газа, воздуха и других газов и газовых смесей). Некоторые схемы могут быть выполнены двухкаскадными, когда расширение газа происходит ступенчато в двух последовательно расположенных вихревых трубах.

"Эколого-производственная компания ЭКМОН" (ООО) предлагает:
• Разработку технологии процесса утилизации продувочных природных и нефтяных газов различного состава на вихревых трубах /ноу-хау/
• Проектирование вихревых труб, бейсик-инжиниринг
• Изготовление вихревых труб, в том числе с приводами различной модификации, обеспечивающими их включение в систему АСУ ТП
• Поставку готовых изделий, авторский надзор при пуско-наладочных работах  и передачу вихревых труб в эксплуатацию