Вопрос 3.15: Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу.

Для эффективной сепарации необходимо, чтобы расчетная скорость движения газового потока в сепараторе была меньше скорости осаждения жидких и твердых частиц, движущихся под действием силы тяжести во встречном потоке газа, т. е. v_г < v_ч. Скорость подъема газа в вертикальном сепараторе с учетом рабочих условий определяется из выражения:

где G₀ - дебит газа при нормальных условиях (Р₀ = 0,1 МПа, Т₀ = 273 К);

s = πD²/4;

D - внутренний диаметр сепаратора, м;

Р - давление в сепараторе, Па;

Т - абсолютная температура в сепараторе, К;

z - коэффициент, учитывающий отклонение реальных газов от идеального при давлении в сепараторе.

Скорость осаждения капельки жидкости можно определять по формуле Стокса:

где d - расчетный диаметр частицы, м;

ρ_н и ρ_г - соответственно плотность нефти и газа в условиях сепаратора,кг/м³;

g - ускорение свободного падения, =9,8 м/с²;

ν_r и μ_г - соответственно кинематическая и динамическая вязкость газа в условиях сепаратора, м²/с и Па*с.

Пропускную способность вертикального сепаратора определяют по формуле:

Вопрос 3.16: Расчет вертикального гравитационного сепаратора по

жидкости.

Расчет сводится к тому, чтобы получить скорость подъема уровня жидкости v_ж в нем меньше скорости всплывания газовых пузырьков v_r, т. е. у_ж < v_r.

s = 0,785*D²

где р₀ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Р и Р₀ - соответственно давление в сепараторе и давление при нормальных условиях, Па;

Т₀ и Т - абсолютная температура и при нормальных условиях, К;

z - коэффициент, учитывающий отклонение реальных газов от идеального.

Вопрос 3.17: Механический расчет сепараторов.

Рис. 19 Расчетная схема цилиндрического сепаратора на прочность.

а - внутреннее давление на корпус сепаратора; б - тангенциальные напряжения в стенках сепаратора.

При работе сепаратора стенки и днище его подвергаются действию равномерно распределенного избыточного давления р. Силы, действующие на днище и растягивающие цилиндрическую часть сепаратора вдоль образующих, равны

Площадь, воспринимающая эти силы, представляет собой кольцо толщиной δ и диаметром D_c:

s=π *D_c*δ

Отсюда аксиальные напряжения, действующие вдоль оси цилиндра, будут равны

тангенциальные напряжения σ₁, можно найти, разрезав сепаратор диаметральной плоскостью и отбросив верхнюю часть. На диаметральную плоскость в оставленной части сепаратора действует давление р₁. Оно уравновешивается силами N, растягивающими материал сепаратора в направлении, перпендикулярном образующим. При условии равновесия можно записать

отсюда

и тангенциальное напряжение определяется по формуле:

Расчет ведут по напряжению σ_1, так как оно в два раза больше σ₂. В практических расчетах напряжение σ₁ заменяют допускаемым напряжением R=250 МПа для Сталь3, вводят коэффициент запаса прочности сварных швов φ=0,95 и, делая прибавку С=2-3 мм на коррозию, получают расчетные формулы для определения толщины стенки δ через внутренний, наружный и средний диаметры