16. Уравнение сепарации по газу.
В
гравитационных сепараторах (отделение)
осаждение капельной и твердой взвеси
из газового потока происходит под
действием сил тяжести и высокая степень
очистки газа от капельной и твердой
взвеси обеспечивается при условии, если
скорость потока газа min,
т.е. близка к 0, обычно эта скорость равна
0,5м/с. При таких случаях порядка 70% этих
частиц будут находиться еще во взвешенном
состоянии. Для расчета введем следующие
обозначения:d
-
диаметр частиц в капельно-твердой
взвеси;v
-
скорость частиц;
-
плотность частиц;
-
плотность газа.G=
Сила
тяжести: G
=
Сила
сопротивления: G
=
где
-
коэффициент гидравлического сопротивления.
Вначале частицы оседают, ускорено, затем по мере возрастания скорости частиц, сопротивление среды повышается до момента равновесия силы тяжести. Дальнейшее падение частиц происходит равномерно и считается, что сила тяжести равна силе сопротивления.
G
=
равнаG
=
Пропускная
способность сепаратора
,
гдеV-скорость жидкости;F- площадь поверхности
внутреннего сечения.
17. Пропускная способность сепараторов по жидкости.
Расчёт сепаратора сводится к тому, чтобы получить скорость подъема уровня жидкости, при условии что скорость подъема пузырьков газа в жидкости меньше скорости подъема жидкости.
Скорость всплывания пузырьков газа VГв жидкости обычно определяется по формуле Стокса с заменой в ней абсолютной вязкости газа на абсолютную вязкость жидкости.
Учитывая соотношение пропускную способность вертикального сепаратора по жидкости можно записать в следующем виде:
или:
После подстановки в данную формулу площади и значения ускорения свободного падения получим:
При расчёте сепараторов на пропускную способность приходится иметь дело с плотностью газа в условиях сепаратора. Для определения плотности необходимо пользоваться следующей формулой:
где 0– плотность газа при нормальных условиях; Р и Р0– соответственно давления в сепараторе и давление при нормальных условиях; Т и Т0– абсолютная температура в сепараторе и абсолютная нормальная температура (Т0=273К);z– коэффициент, учитывающий отклонение реальных газов от идеального.
19. Пропускная способность сепаратора по газу.
Расчёт сепаратора на пропускную способность по газу, поступающего в первую ступень сепаратора, определяется по формуле:
Количество газа оставшегося в растворённом состоянии в нефти VРи поступающего из первой ступени во вторую определяется по формуле:
Дебит свободного газа, отсепарированного в первой ступени будет равен:
Дебит свободного газа отсепарированного во второй ступени будет равен:
количество отсепарированного газа составит:
где - коэффициент растворимости газа в нефти при температуре и давлении в сепараторе; Р1, Р2, Рn– давление в первой, второй иn-ой ступенях сепаратора.
Расчёт вертикального гравитационного сепаратора по газу. Выпадение капелек и твёрдых частиц из газа в гравитационном сепараторе происходит в основном по двум причинам: вследствие резкого снижения скорости газового потока и вследствие разности в плотностях газовой и жидкой (твёрдой) фаз.
Скорость подъёма газа в вертикальном сепараторе, м/с с учётом рабочих условий определяется выражением:
где V– дебит газа при нормальных условиях,z– коэффициент, учитывающий отклонение реальных газов от идеального при давлении в сепараторе.
Скорость осаждения капельки жидкости (твёрдых частиц), имеющей форму шара, можно определять по формуле Стокса:
где VЧ– скорость осаждения частицы, м/с;d– диаметр осаждаемой частицы (принимается равным 10-4м);Г– кинематическая вязкость газа в условиях сепаратора.
где VO– скорость осаждения частицы.
Если за положительное направление принимается направление падения частицы в газовом потоке вниз, то её выпадение происходит при скорости:
