Теоретические основы расчета оборудования сепарационных установок

Гравитационные сепараторы. Пропускную способность при стандартных условиях (тыс.м³/сут) вертикальных гравитационных сепараторов для газа находят по формуле:

(2)

где P (МПа), T (К), Z – давление, температура и коэффициент сжимаемости газа при рабочих условиях в сепараторе,

D_вн – внутренний диаметр сепаратора, м;

w_г – скорость газа в сепараторе, м/с.

(3)

где w_ж – скорость оседания сферической капельки жидкости (твердой частицы) в газовом потоке, м/с

(4)

где m - коэффициент динамической вязкости природного газ, Па×с;

r_г – плотность газа при рабочих условиях, кг/м³,

d_ж – диаметр капельки жидкости или твердой частица, м (задаваемая величина);

Re – критерий (число) Рейнольдса, который определяют по критерию Архимеда:

(5)

где r_ж – плотность капельной жидкости в сепараторе, кг/м³.

Таблица 1 – Формулы для определения чисел Рейнольдса

Аr	Re	Формула для определения
<36	<2
36¸83×103	2¸500
>83×103	>500

Определение диаметра капельки жидкости в зависимости от ее размеров проводят по формулам

Таблица 2 – Формулы для определения скорости капельки жидкости в сепараторе

dж	wж	Название формулы
<0,08 мм		Стокса
0,3¸0,8 мм		Алена
>0,8мм		Ньютона

Так как точных и надежных методов определения дисперсности капель жидкости в потоке газа для практических расчетов пропускной способности сепаратора по газа не существует, то обычно используют понятие оптимальной скорости газового потока в сепаратор6

(6)

где w₀ – скорость соответствующая давлению Р₁=6,0 МПа, принимают равной 0,1 м/с;

Р₂ – давление в сепараторе, при котором ищут w_0пт.

Пропускную способность вертикального гравитационного сепаратора по жидкости (в м³/сутки) рассчитывают, основываясь на получении скорости поднимания уровня жидкости в сепараторе меньше, чем скорость всплывания пузырьков газа в жидкости.

(7)

где d_г – диаметр пузырьков газа, всплывающих в жидкости, м, m_ж – динамическая вязкость жидкости в рабочих условиях сепаратора, Па×с.

Пропускную способность горизонтального гравитационного сепаратора по газу рассчитывают по формуле 2, вводя коэффициент учитывающий расстояние между патрубками входа и выхода газа:

(8)

где

l - расстояние между патрубками входа и выхода газа, принимаемое не меньше 3 м.

Пропускную способность горизонтального гравитационного сепаратора по жидкости (в м³/сутки) рассчитывают по формуле:

(9)

где F – площадь зеркала жидкости, зависящая от высоты уровня жидкости в сепараторе, м².

Гидроциклонные сепараторы. В циклонном сепараторе сепарация капель жидкости от газа происходит под действием центробежных сил. Скорость движения капель жидкости определяется по таблице 3.

Таблица 3 – Формулы для определения скорости капельки жидкости в гидроциклонном сепараторе

dж	wж	Название формулы
<0,08 мм		Стокса
0,3¸0,8 мм		Алена
>0,8мм		Ньютона

где w - угловая скорость вращения капель жидкости, 1/с;

r – радиус вращения капель жидкости (радиус циклона), м.

На практике гидравлический расчет гидроциклонного сепаратора сводится к определению диаметра циклона, а остальные расчеты конструктивно зависят от него:

(10)

(11)

(12)

где Q_max – общая (максимальная) продуктивность УПГ, м³/сутки

(13)

где С_t – коэффициент, учитывающий высокую температуру;

С_е – коэффициент, учитывающий содержание жидкости в газовом потоке, выбирается в зависимости от величины е₀;

К – коэффициент устойчивости режимов течения газожидкостной смеси;

s - поверхностное натяжение жидкости, Н/м.

Сепараторы насадочного типа. Технологический расчет сепараторов насадочного типа сводится к определению скорости набегания потока газа, при которой не происходит срыва и дробления капель жидкости, которая оседает в насадке, называемой критической скоростью и определяемой по формуле 13.

Поиск по сайту: