【正文】 液旋流分離的研究遠(yuǎn)滯后于旋風(fēng)分離器和水力旋流器。 separation。 關(guān)鍵詞：旋流分離器；氣液分離；優(yōu)化； 三維建模 文檔有重要部分刪減 需要原文檔及配套 CAD 圖紙，三維建模圖等 聯(lián)系 ： 1029510050 2 Abstract An important dimension of the graduation design of separator of all major ponents are calculated in detail, and analyzes the strength, at the same time, the various sub ponents are designed using threedimensional modeling method. The gasliquid cyclone cyclone separator in summarizing the previous experience in the design and proposes own design idea the design features improved enable us to design a more perfect, separation bubble is small, the separation efficiency is higher, at the same time separator space occupied by volume is relatively small, small amount of repair, stable work. The cycloneseparator has these characteristics, working characteristics of gasliquid cyclone has practicability and reliability, it has broad prospect. Keywords: cyclone separator。 由于具有廣闊的使用前景和顯著的優(yōu)點(diǎn) ,人們對氣 液旋流分離技術(shù)也開展了大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究。的切向進(jìn)口管 ,上部出氣管 ,下部排 液管。螺旋片導(dǎo)流式氣 液分離器是一種結(jié)構(gòu)簡單、新型、高效、緊湊的氣液分離裝置 ,用于地面或井下天然氣開采中的油氣分離 ,石油開采中的油水分離 ,壓縮空氣的凈化處理 ,航空宇宙中的氦氣分離 ,還可用作水處理裝置 ,其性能明顯優(yōu)于同類設(shè)備。由于起步相對較晚 ,研究者對于氣 液兩相渦旋流動性能的研究 ,主要是參照旋風(fēng)器和水力旋流器的渦旋流動的研究理論和方法。而雙進(jìn)口結(jié)構(gòu)的流場比單進(jìn)口結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)更好的對稱性。 氣液分離裝置優(yōu)缺點(diǎn)分析 在石油化工中裝置中，有各種各樣的分離器，其中以立式重力氣液分離器最為常見，這種氣液分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠等持點(diǎn)。分離腔主要有圓柱形、圓錐形、柱 錐形三種基本形式。本文設(shè)計(jì)的旋流分離器用于石油鉆井中鉆井液的氣液分離。隨著現(xiàn)代流場測定技術(shù)、氣液兩相流體力學(xué)、計(jì)算流體動力學(xué) (CFD)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展 ,人們將逐步弄清氣液旋流場的流動、碰撞、團(tuán) 11 聚和破碎機(jī)理 ,并能用計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確模擬其流場分布。氣液相經(jīng)入口槽進(jìn)入入口分流區(qū)實(shí)現(xiàn)氣液的初步分離 ,上部的氣相、下部的液相分別沿筒壁旋轉(zhuǎn)形成旋流場。 2 .液滴軌跡分析 經(jīng)過入口分流區(qū)初步分離后的旋轉(zhuǎn)氣流攜帶液滴進(jìn)入分離器上部的液滴區(qū) ,與氣泡區(qū)不同的是 ,由于分散粒子液滴的密度大于連續(xù)相氣相密度 ,液滴被甩向器壁。沿旋轉(zhuǎn)半徑方向上 ,切向速度的變化非常顯著 ,按照其不同變化規(guī)律 ,可以將旋流分成兩個旋轉(zhuǎn)區(qū)域 :近壁面處的自由渦旋區(qū)和中心強(qiáng)制渦旋區(qū)。 對判別式變形得 : 1)~1()1~2(1c o s)( 4222 ?????llglgg hhDgU ???? ? （ 60） 已知 3/ mkgg ?? 33 / mkgl ??? smUg /6? kgNg /? .27?? 代入上式得 : 223)~1()1~2(llh hD ? ???? ? （ 61） 故計(jì)算求得最小直徑 : D=40mm 入口槽選型 ,根據(jù)分離器工藝設(shè)計(jì)分析入口槽選用 方形 同時入口噴嘴的截面積的確定保證入口液相流速 綜合考慮本設(shè)計(jì)分離器的結(jié)構(gòu)，最后確定為 雙 進(jìn)口。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，為了保持液相入口的切向流速knsv 和液相的流速 tv 其中 knsv ，得出分離器的直徑為： knt?? ???? ???? ??ππ qlD ， 經(jīng) 過 圓 整后 取 值D=70mm 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知： 16 入口結(jié)構(gòu)參數(shù) 分離追角度 尾管長度（ mm） 溢流管直徑（ mm） 旋流腔長度（ mm） 備注 當(dāng)量直徑 渦線方程 大錐角 小錐角 ?πDp ? 1922 （ 1530） D （ 0） D （ ） D D 為主直徑 合理的旋流器單體結(jié)構(gòu)參數(shù)為： 大錐角 α1=20176。 入口噴嘴分析 噴嘴是入口段最后一個影響進(jìn)入分離器氣液相流速分布和入口切向流速大小的因素。 最佳外形比 外形比是指長徑比。容器內(nèi)平衡液位應(yīng)低于入口 0 .3ｍ ,分離氣液相的匯合點(diǎn)一般低于入口點(diǎn) ~ ,以保持正的靜水壓頭。 第 五 章 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 筒體設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)參數(shù)如下表： 設(shè)計(jì)壓力（ MPa） 最大工作壓力 （ MPa） 工作溫度 容器尺寸(mm) 工作介質(zhì) 常溫 70? （立式） 有毒、易燃 首先根據(jù)單層圓筒厚度計(jì)算公式：CTIc PDp ?? ??? ][2 （ 62） 式中 ???? 計(jì)算厚度， mm ??????iD 設(shè)計(jì)直徑 ?????? 焊接接頭系數(shù) ?????cp 計(jì)算壓力， MPa ??????t][? 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 由設(shè)計(jì)參數(shù)，筒體的材料是： 16MnR. 根據(jù)文獻(xiàn) [26]查表 D1 知，在設(shè)計(jì)溫度下，當(dāng)厚度為 18mm時， [? ]t =170MPa,因?yàn)槿萜魉⒔橘|(zhì)易燃，所以壓力容器所有的焊縫采用全焊透結(jié)構(gòu)，根據(jù)文獻(xiàn) [26]查表 43 知 ?? 設(shè)計(jì)壓力： ???cp 假設(shè)計(jì)算厚度為 18mm,許用應(yīng)力 [? ]t =170MPa，則 CTIc PDp ?? ??? ][2 = ???? ? 21 設(shè)計(jì)厚度： mmcd ????? ?? 對于 16Mn鋼板偏差 ,01?c 因而可以取名義厚度 ,2mmn ?? 應(yīng)力判別式： ??? ?? te eict Dp ][2 )( ??? （ 63） 式中 ?????cp 計(jì)算壓力， MPa ??????iD 設(shè)計(jì)直徑 ??????t][? 設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力 e? 有效厚度 已知 ?cp mmDi 300? mme 4262 ????? ?? ?? 則代入上式得 MP aMP aDp e eict )270( )( ???? ????? ? ?? 故滿足強(qiáng)度要求 封頭設(shè)計(jì) 封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 .材料 :16MnR,當(dāng) 厚度為 1~8mm 時 , ? ? MPat 170?? 1. 橢圓形狀系數(shù) ??26 :??????????????????2261iihDk （ 64） 式中 : iD 橢圓長軸 ih 直邊短 軸 而對于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 22 ?iihD,故??????????????????2261iihDk =61 ? ? 122 2 ?? 2. 計(jì)算橢圓的厚度 ??26 : ? ?ctic pDkp ?? ??? （ 65） 式中： k橢圓形狀系數(shù) pc設(shè)計(jì)壓力 Di 圓筒直徑 ??t? 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 ? 焊接接頭系數(shù) 假設(shè)計(jì)算壁厚為 1~8mm,則 ??t? =170MPa, 22 于是有 ? ?ctic pDkp ?? ??? ????? ??? 顯然壁厚在假設(shè)范圍內(nèi) ,則設(shè)計(jì)壁厚 mmcd ????? ?? 對于 16MnR,鋼板負(fù)偏差 01?c ,故取名義厚度 mmn 2?? .但對于低合金鋼制壓力容器規(guī)定不包括腐蝕余量的最小壁厚不小于 3mm,加上 2mm 的腐蝕余量 ,名義厚度至少應(yīng)取 ,名義厚度應(yīng)取為 4mm. 根據(jù)應(yīng)力強(qiáng)度判別式 ??1 : ? ? ? ?tIct e eDp ?? ?? ??? 2 （ 66） 式中 : pc設(shè)計(jì)壓力 ID 圓筒直徑 e? 有效壁厚 ??t? 設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 把已知條件代入得 : ? ? ? ? ? ? MP aMP ae eDp tIct ???? ????? ?? ?? 故強(qiáng)度滿足要求 法蘭 與螺栓 校核 考慮到設(shè)計(jì)壓力較高，介質(zhì)不允許泄漏，擬選用平焊法蘭，凸凹密封面。 讓 3D CAD 系統(tǒng)使用者透過市場上領(lǐng)先的線上目錄使用現(xiàn)在的零組件。 蓄液箱體 蓄液箱體的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是頂部端面與下罩進(jìn)行連接，中間有孔與尾流管相通，中段圓弧外形主要作用是蓄液，底面是方形的固定板，與下部的支架進(jìn)行連接 ，同時底面有兩個出液管焊接固定。 Solidworks 軟件右側(cè)的 Toolbox是較為方便可以調(diào)用的零件庫。 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 , 2021. 11