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 V_Гв 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=273К);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 V_Ри 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, Р_n– 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 V_Ч– скорость осаждения частицы, м/с;d– диаметр осаждаемой частицы (принимается равным 10^-4м);_Г– кинематическая вязкость газа в условиях сепаратора.

где V_O– скорость осаждения частицы.

Если за положительное направление принимается направление падения частицы в газовом потоке вниз, то её выпадение происходит при скорости: