Технологический расчет сепаратора с промывочной секцией с-201 (гп 1181.04.01.000рр 2)

Задачей настоящего технологического расчета является определение геометрических размеров аппарата и его гидравлического сопротивления.

Q_г=1,5 млн. м³/сут;

Р_р=4 МПа;

Т_р=288 К;

_о=0,89 кг/м³

Q_ж=1,510⁶0,890,05/1010=66,09 м³/сут

1. Расчет входной сепарационной секции (элементы по гпр 353)

Коэффициент сверхсжимаемости газа в рабочих условиях z_p:

z_p=4,8210^-4Р²–1,65810^-2Р_р+1,01=4,8210^-416–1,65810^-24+1,01=0,951.

Плотность газа в рабочих условиях (_р), кг/м³:

_р=_оТ_оР_р/(Р_оz_рТ_р)=0,892934/(0,10,951288)=38,1 кг/м³.

Объемная производительность по газу в рабочих условиях:

q_г=1,025Q_гТ_рz_pP_о/((P_p+P_o)T_o)=1,02517,362880,9510,1/(4,1293)=0,406 м³/с

где Q_г - производительность сепаратора по газу, м³/с;

Т_р, Т_о -рабочая и нормальная (293 К) температура. К;

Р_р, Р₀ -рабочее и нормальное (0,1 МПа) давления, МПа;

z_p - коэффициент сверхсжимаемости при рабочих условиях.

Критическую скорость газа в прямоточном центробежном элементе:

W_кр=T_s(g/_p)^0,25=8,5(9,81310^-3/38,07)^0,25=2,045 м/с.

где Т_s=f(p) - коэффициент структурных изменений газожидкостного потока, Т_s=8,5

g - ускорение свободного падения, м²/с;

 - поверхностное натяжение конденсата в рабочих условиях, =13 10^-3 н/м;

_р -плотность газа в рабочих условиях.

Расчетная площадь прямоточно-центробежных элементов:

F_p=q_г/W_кр=0,406/2,045=0,198 м².

Расчетное количество прямоточно-центробежных элементов:

n_p=F_p/f_c=0,198/0,00785=26 шт;

где f_с - площадь прямоточно-центробежного элемента

f_c=0,785d_c²=0,7850,1²=0,00785 м²;

где d_с - диаметр элемента, м, d_с=0,1 м.

Расчетный диаметр сепаратора:

D_p=d_c(n_p/)^0,5=0,1(26/0,36)^0,5=0,85 м.

где  - коэффициент использования живого сечения полотна тарелки, = 0,36

2 Расчет секции промывки (элементы по гпр 340).

Допустимая скорость в контактно-сепарационном элементе:

W_max=Ф_max/(_p)^0,5=24,3/38,07^0,5=3,938 м/с.

где Ф_мах - фактор скорости газа в контактно-сепарационном элементе, Ф_мах=24,3.

Расчетное число контактно-сепарационных элементов n_к-с:

n_к.с=q_г/(W_maxf_к.с)=0,406/(3,9380,002826)=37 шт;

где f_к-с - площадь одного элемента

f_к.с=0,785d_к.с²=0,7850,06²=0,002826 м²;

где d_к-с- диаметр элемента, м. d_к-с=0,06 м.

Рабочая площадь контактно-сепарационной тарелки F_раб:

F_раб=n_к.сf_раб=370,00866=0,32 м²;

где f_раб - рабочая площадь, занимаемая одним элементом:

f_раб=(d_эл.н+с_эл)sin60^o=(0,062+0,038)0,867=0,00866 м²;

где d_эл.н - диаметр элемента наружный, м; d_эл.н=0,062 м;

c_эл - расстояние между элементами по наружному диаметру, м; c_эл=0,038 м.

Площадь сечения перелива:

F_пер=Q_жk₁/(3600W_пер)=66,091,05/(3600240,1)=0,00803 м²

где Q_ж - производительность по промывочной жидкости, м³/сут.

к₁- коэффициент запаса на площадь переливных перегородок; к₁=1,05;

W_пер=0,1 м/с - допустимая скорость в переливе.

Площадь свободного сечения аппарата без учета площади опорных балок и опорных колец F_к:

F_к=F_раб+2F_пер=0,32+20,00803=0,34 м.

Диаметр аппарата D определяется из выражения:

D=1,13(F_k)^0,5=1,13(0,34)^0,5=0,655 м.

Количество опорных балок n_б:

n_б=D/d=0,655/0,3=2 шт;

где d=0,3 м - ширина полотна тарелки.

Площадь опорных балок F_оп.б:

F_оп.б=bDn_б=0,060,6552=0,079 м²;

где b=0,03 м - ширина полотна тарелки, требуемая под опорную балку.

Площадь сечения аппарата с учетом площади опорных балок F_к:

F_к=F_к+F_оп.б=0,34+0,079=0,42 м².

Диаметр аппарата с учетом площади опорных балок:

D=1,13(F_k)=1,13(0,42)^0,5=0,728 м.

Центральный угол сегментного перелива ₁:

₁=2arccos(1–2h₁/D)=2arccos(1–20,1/0,728)=87^о;

где h₁ - величина стрелки сегментного перелива, м.

Площадь сегментного перелива F₁:

F₁=(D)²(₁/180–sin₁)/8=0,728²(3,1487^o/180^o–sin87^o)=0,034 м².

Величина стрелки приемного кармана h₂:

h₂=h₁+0,06=0,1+0,06=0,16 м.

Центральный угол сегмента приемного кармана ₂:

₂=2arccos(1–2h₂/D)=2arccos(1–20,16/0,728)=111,8^o.

Площадь сегмента приемного кармана F₂:

F₂=(D)²(₂/180–sin₂)/8=0,728²(3,14111,8^o/180^o–sin111,8^o)=0,068 м².

Расчетная площадь сечения аппарата:

F_p=F_раб+F_оп,б+F₁+F₂=0,32+0,079+0,034+0,068=0,501 м².

Расчетный диаметр аппарата D_р:

D_p=1,13(F_p)^0,5=1,13(0,501)^0,5=0,8 м.

D_р<D условие выполняется 0,85<1,8 и 0,8<1,8

D=1,8 м, n_б=15 шт.