Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу и жидкости

Сепараторы рассчитываются исходя из требуемой пропускной способности по газу и жидкости, определяются основные размеры поперечных сечений.

Разделение фаз в сепараторе возможно, если скорость движения газового потока будет меньше скорости падения жидких и твердых частиц.

u_ч=1.2v_г (6.1)

Скорость движения газа в вертикальном сепараторе определяется м/сек

v_г = 5.56×10^-3VTz / D²P (6.2)

где V - дебит газа при нормальных условиях, м³/сут;

D - внутренний диаметр сепаратора, м;

P - давление в сепараторе, Н/м²;

T - абсолютная температура в сепараторе;

z - коэффициент сжимаемости газов в сепараторе.

Скорость осаждения капель жидкости или твердых частиц, имеющих форму шара, можно определить по формуле Стокса, м/сек.

u_ч = d²g (r_н - r_г) / 18m_г (6.3)

где d - диаметр частицы;

r_н, r_г - плотность нефти и газа в условиях сепаратора;

m_г - абсолютная вязкость газа в сепараторе.

Подставив в (6.1) и преобразовав, получим пропускную способность по газу в нормальных условиях

V = 82D²Pd² (r_н - r_г) / zTm_г (6.4)

Пропускная способность сепаратора по жидкости, м³/сут.

Q = 36964d²D² (r_н - r_г) / m_г (6.5)

Расчет циклонного сепаратора

Осаждение частиц в циклонном сепараторе происходит под действием трех сил: центробежной

F= pd³r_чv²/6r (6.6)

Выталкивающей силы, направленной к оси циклона

T= pd³rv²/6r (6.7)

Силы сопротивления, определяемой из закона Стокса

R= 3pmd w (6.8)

где r_ч , r - плотность материала частицы и окружающей среды;

v - тангенциальная скорость частицы;

m - вязкость среды;

r - расстояние частицы от центра;

w - скорость осаждения частиц.

Установившееся движение будет при условии

F =R+T (6.9)

Тогда скорость осаждения частиц в поле центробежных сил равна

w = d²(r_ч - r)v² / 18mr (6.10)

Из формулы видно, что w будет больше u_ч в гравитационном сепараторе в v²/gr раз, что и объясняет их высокую эффективность.