【文章內(nèi)容簡介】 器的半徑。當分離器的設(shè)計直徑時，相應(yīng)地，圖54 平衡液位示意圖 氣液分離器如圖53所示，來自井口的氣液混合物進入分離器后產(chǎn)生旋流，在離心力的作用下實現(xiàn)分離，氣體占據(jù)液滴區(qū)并經(jīng)排氣管從氣體出口排出，而液體占據(jù)氣泡區(qū)并經(jīng)液體管從泥漿出口排出。在分離器工作的過程中，可能出現(xiàn)兩種極端情況：（1）氣量特別大，以至氣體壓力p1足以克服排液管線的能量的消耗，使氣體以連續(xù)相從泥漿出口排出；（2）液量特別大，為了克服排液管線的能量消耗，液面上升，有可能出現(xiàn)液相從排氣管線排出。在設(shè)計設(shè)計氣液分離器時，根據(jù)設(shè)計參數(shù)的要求，要求避免這兩種情況的發(fā)生。這就需要研究氣液相在輸送過程的能量平衡，要求正確的確定液封高度z2和氣液混合物的進口高度。 氣室壓力p1的確定在管中流動的氣體由于溫度和壓力沿管長變化,:+ +d=0 (51)通用氣體定律給出: pV=RT或= (52)設(shè)計參數(shù)所對應(yīng)的壓力為p、溫度T、體積V,那么: =將上式帶入(2),得 pV=T故管內(nèi)流速等于 = (53)將式(3)和式(2)代入式(1),有 pdp – ()dp + ()Td=0假設(shè)流動為等溫的,積分上式得: p1 2()ln()=p+() (54)根據(jù)Weymouth提出的公式計算,即 = (55) 上列各式中:泥漿密度氣室內(nèi)絕對壓力排氣管出口絕對壓力排氣管內(nèi)徑排氣管長度M摩爾質(zhì)量m氣體質(zhì)量R氣體常數(shù)T華氏溫度出氣管路沿程阻力系數(shù)設(shè)排氣管的直徑DG=20mm,此時，則= 已知日處理氣量為:90m/d= m/s，，M=29，R=（55）式得 （56）編程計算程序如下：includeincludemain(){double m,n,p,f。clrscr()。for(p=。p。p+=){m=p/。n=log(m)。f=p**。if(f=1e6)printf(\nm=%f,n=%f,p=%f,m,n,p)。}} 運算結(jié)果：p= 為了保證泥漿正常從泥漿出口排出,必須提供一定的液柱高度Z1和氣室壓力p1,以補償輸送泥漿消耗的能,要求液柱高度Z1,第二斷面為泥漿出口處,建立兩斷面的能量平衡關(guān)系如下:+Z1+=+Z2+(1++) （57） 式中：p2斷面壓力 Z11斷面處液柱高度Z22斷面處液柱高度 1斷面處泥漿流速2斷面處泥漿流速 D排液管內(nèi)徑L排液管長度 出液管路沿程阻力系數(shù)由（57）式變形得：Z1Z2= +(1++) （58）（1） 當DL=40mm時，R代入（58）式得，顯然不滿足條件。（2） 當DL=80mm時，R代入（58）式得，為了保證液體的順利排除必須保持一定的壓頭，同時排液管排出的液體相當于自由流，因此要盡可能的使Z1Z2，故所取DL過大。（3） 當DL=65時，R代入（58）式得，（4） 當DL=50mm時，R代入（58）式得，由因?qū)嶋H的工況，如果選擇次方案要求的高度太高。故綜上所述，當DL=65mm時比較合理的。故取Z1=1 .9m,Z2=176。,管長取1ｍ,入口直徑的選取是為了保證入口管內(nèi)呈現(xiàn)分層流,入口管直徑根據(jù)Taitelamp。Duker模型確定。由分流層轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)流或環(huán)狀流的判別式: （59）式中： 式中D為入口管直徑，為管內(nèi)橫截面上液面離管底的高度，A為管內(nèi)氣相所占的橫截面積。D和作為迭代量，直至準則方程左端小于1，D即為滿足分層流條件最小入口直徑。對判別式變形得: （60）已知 代入上式得: （61）用C語言編程求解最小進口管直徑，計算程序如下includeincludemain(){float m,k,d,n=。 while(n1) {k=sqrt(1(2*n1)*(2*n1))。 d=*k/((1n)*(1n))。 n=n+。 if(damp。amp。damp。amp。n1) printf(\nn=%f,d=%f,n,d)。}}運行結(jié)果:n= ,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d= n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=n=,d=故計算求得最小直徑: D=40mm1. 入口槽選型,根據(jù)分離器工藝設(shè)計分析入口槽選用新月形,同時入口噴嘴的截面積的確定保證入口液相流速為6 m/s.2. 綜合考慮本設(shè)計分離器的結(jié)構(gòu)，最后確定為單進口。本設(shè)計中GLCC工藝尺寸綜合參數(shù)如下表：分離工況GLCC尺寸入口管GLCC回路（m3/s）（m3/s）氣液比工作壓力（ＭPa）直徑（mm）上部高度（mm）下部高度（mm）直徑（mm）排液管直徑（mm）排氣管直徑（mm）1:103001000406520第六章 強度設(shè)計1. 設(shè)計參數(shù)如下表：設(shè)計壓力（MPa）最大工作壓力 （MPa） 工作溫度容器尺寸(mm)工作介質(zhì)常溫（立式）有毒、易燃首先根據(jù)單層圓筒厚度計算公式： （62） 式中 計算厚度，mm 設(shè)計直徑 焊接接頭系數(shù) 計算壓力，MPa設(shè)計溫度下許用應(yīng)力由設(shè)計參數(shù)，筒體的材料是：16MnR. 根據(jù)文獻[26]查表D1知，當厚度為616mm時，[]=170MPa,當厚度為1636時，=163MPa因為容器所盛介質(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[26]查表43知 設(shè)計壓力：假設(shè)計算厚度為616mm,許用應(yīng)力[]=170MPa，則=設(shè)計厚度：對于16Mn鋼板偏差因而可以取名義厚度但是對低合金鋼制容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度不小于3mm,應(yīng)力判別式： （63）式中 計算壓力，MPa 設(shè)計直徑 設(shè)計溫度下許用應(yīng)力 有效厚度已知 則代入上式得故滿足強度要求:16MnR,當厚度為6~16mm時, ,當厚度為16~36mm時, 1. 橢圓形狀系數(shù): （64）式中:橢圓長軸直邊短軸而對于標準橢圓形封頭,故=2. 計算橢圓的厚度: （65）式中： k橢圓形狀系數(shù)pc設(shè)計壓力Di 圓筒直徑設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力焊接接頭系數(shù)假設(shè)計算壁厚為6~16mm,則=170MPa,于是有顯然壁厚在假設(shè)范圍內(nèi),則設(shè)計壁厚對于16MnR,鋼板負偏差,加上2mm的腐蝕余量,名義厚度應(yīng)取為 6mm.根據(jù)應(yīng)力強度判別式: （66）式中: pc設(shè)計壓力 圓筒直徑 有效壁厚設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力把已知條件代入得: 故強度滿足要求:式中: 設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力 焊接接頭系數(shù),對封頭要求100%的全焊縫= 有效壁厚Di 圓筒直徑k橢圓形狀系數(shù)代入已知量得: =故封頭滿足最大工作壓力的要求考慮到設(shè)計壓力較高，介質(zhì)不允許泄漏，擬選用平焊法蘭，凸凹密封面。法蘭材料：16Mn(鍛件)，墊片材料：石棉橡膠板，s=3mm,y=11MPa,m=初擬法蘭的尺寸如下所示D D=100 D=70 D=50 H=10 R=9墊片尺寸：墊片寬度：N=墊片基本密封寬度：墊片有效密封寬度：故墊片的計算寬度：螺栓選用的材料是35號鋼，預(yù)緊時螺栓載荷：操作時螺栓載荷： 擬采用螺栓4個 ，則，根據(jù)螺紋標準以及管道法蘭螺栓的最小直徑，取螺紋根徑，相當于M10的螺栓。實際螺栓總面積：螺栓平均間距：s=根據(jù)文獻[28]查表510，對于M12的螺栓，最小螺栓間距為允許最大螺栓間距：故，即所選螺柱直徑符合安裝和密封要求預(yù)緊時螺柱載荷：W= M=.m操作時墊片載荷：、壓力載荷：介質(zhì)靜壓軸向載荷：作用在法蘭端面上的總力矩： 法蘭應(yīng)力及度校核法蘭形狀系數(shù)：根據(jù)文獻[28]查表（528），（529），（530），（531）得：f= F= V= T= U= Y= Z=于是 軸向應(yīng)力：=徑向應(yīng)力：周向應(yīng)力：MPa 擬定法蘭尺寸及選材合適，可安全使用因為管道法蘭的內(nèi)徑符合工稱直徑系列，應(yīng)選用標準管道法蘭。根據(jù)參考文獻[24]，材料：16Mn,： SH340692. 考慮到設(shè)計壓力較高，介質(zhì)不允許泄漏，擬選用平焊法蘭，凸凹密封面。法蘭材料：16Mn(鍛件)，墊片材料：石棉橡膠板，s=3mm,y=11MPa,m=初擬法蘭的尺寸如下所示D D=150 D=150 D=80 H=10 R=墊片尺寸：墊片寬度：N=墊片基本密封寬度：墊片有效密封寬度： 故墊片的計算寬度：螺栓選用的材料是35號鋼，預(yù)緊時螺栓載荷：操作時螺栓載荷： 擬采用螺栓4個 ，則，根據(jù)螺紋標準以及管道法蘭螺栓的最小直徑，取螺紋根徑，相當于M16的螺栓。實際螺栓總面積：螺栓平均間距：s=根據(jù)文獻[28]查表510，對于M16的螺栓，最小螺栓間距為允許最大螺栓間距：故，即所選螺柱直徑符合安裝和密封要求預(yù)緊時螺柱載荷：W= M=. m操作時墊片載荷：、壓力載荷：介質(zhì)靜壓軸向載荷：作用在法蘭端面上的總力矩： 法蘭應(yīng)力及度校核法蘭形狀系數(shù)：根據(jù)文獻[28]查表（528），（529），（530），（531）得：f= F= V= T= U= Y