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發(fā)布時(shí)間: 2020-01-19 
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一般通過添加消泡劑進(jìn)行消泡處理,但消泡效果不佳或藥劑加注過量等現(xiàn)象明顯。消泡后的流體在出場站之前需要通過氣液分離處理,臥式分離器和立式分離器無法處理消泡遺留泡沫,旋流分離器在氣液分離的同時(shí)可以有效地破除泡沫,但其尺寸設(shè)計(jì)對分離和消泡的影響較大。本文基于前人的研究成果和現(xiàn)場的應(yīng)用要求,提出一種泡排采氣地面消泡分離裝置設(shè)計(jì)方法,進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證裝置的可靠性。1裝置原理與設(shè)計(jì)1.1裝置原理1.1.1設(shè)計(jì)思路消泡劑或消泡棒消泡后混合流體中可能殘留泡沫,但此時(shí)由于消泡作用,泡沫質(zhì)量不高,為保證氣液分離效果,可以按照柱狀氣液旋流分離器進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)YTaitel和DBarnea等人給出的方法計(jì)算得到分離裝置柱體內(nèi)徑;在柱狀氣液旋流分離器的基礎(chǔ)上,為了更多地破除泡沫,參照SAppathurai和GEKouba等人的研究成果,根據(jù)高徑關(guān)系計(jì)算得到裝置的柱體高度;為了減輕氣體攜液、液體帶泡、液體溶氣等情況,根據(jù)柱狀氣液旋流分離器串聯(lián)原理進(jìn)行設(shè)計(jì),提高裝置的分離效率。1.1.2工作原理本文所設(shè)計(jì)的裝置如圖1所示,其工作原理為:氣液泡沫混合流體由流體入口進(jìn)入分離裝置;經(jīng)一級流體入口流入一級筒體,泡沫受沖擊、剪切旋流作用后發(fā)生破裂,氣液在重力、離心力作用下分離;氣體向上由一級氣相出口流出,再經(jīng)二級氣相入口流入二級筒體,攜液氣體在重力、離心力作用下再次分離;液體由一級液相出口流出,再經(jīng)二級液相入口流入二級筒體,帶泡、溶氣液體在沖擊、剪切作用下破泡并在重力、離心力作用下分離氣液;經(jīng)過兩級破泡、氣液分離后的氣體最終由氣相出口流出,液體最終由液相出口流出。圖1新型消泡分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖1.2裝置設(shè)計(jì)1.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入口結(jié)構(gòu)方面,入口數(shù)為單入口,入口截面形狀為圓形截面,入口流道形式為等截面直線形,入口管的角度為-27,入口位置在柱段中部,入口與筒體相貫形式為切線形;柱段筒體方面,兩級筒體均采用光滑直壁的器壁結(jié)構(gòu);氣相出口方面,各級氣相出口管均采用結(jié)構(gòu)簡單的薄壁直圓管;液相出口方面,各級液相出口管均選擇結(jié)構(gòu)相對簡單的薄壁直圓管。 1.2.2尺寸設(shè)計(jì)(1)筒體直徑。YTaitel和DBarnea給出了柱狀氣液旋流分離器直徑確定公式,其中氣體攜液臨界流速為:(1)式中,vgcrit為氣體攜液臨界流速,m/s;We為無因次Weber數(shù),這里取7;為液滴的表面張力,dyn/cm;l為液體的密度,g/cm3;g為氣體的密度,g/cm3。對于高、低氣液比工況,分離器直徑分別為式(2)、式(3):(2)(3)式中,dsep為分離器直徑,m;qg為分離工況下的氣體流量,m/s;vgcrit為氣體攜液臨界流速,m/s。ql為分離工況下的液體流量,m/s;vlcrit為臨界液相流速,m/s。(2)筒體高度。SAppathurai和GEKouba提出了通過柱狀氣液旋流分離器尺寸設(shè)計(jì)以控制和減輕泡沫影響的分離器設(shè)計(jì)方法,其給出的分離器高徑關(guān)系為:(4)式中,H為分離器的高度,m;D為分離器的直徑,m;0為分離器入口泡沫質(zhì)量,cons;1為分離器出口泡沫質(zhì)量,cons;Q0為分離器入口流體流量,m3/s;t1/2為泡沫半衰期,s。
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