【正文】 北京：高等教育出版社。 31 離心式氣液分離器設(shè)計 32 第 七 章 結(jié)束語 本次畢業(yè)設(shè)計 對分離器的各重要零部件 的重要尺寸進行了詳細的計算，并進行了強度分析，同時采用三維建模的方式對各個分零部件進行了 設(shè)計。國際市場上常用的標準件庫有：發(fā)恩特標準件庫、新迪3D 零件圖、邁迪標準件庫、 LinkAble PATmunity。 30 標準件選取與應(yīng)用 標準件庫的價值在于機械產(chǎn)品有 10%~25%的零件為標準件，標準件的使用極大地節(jié)省產(chǎn)品的制造成本。 27 頂罩 特征是主體為圓弧特征 ，底部有凸耳法蘭面與中罩進行連接，內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)采用的是焊接工藝拼合而成，頂部有與管道相互連接的法蘭端面 中罩與底罩 中罩與底罩的外徑相同，中罩主要是負責對旋流管的中段進行固定于保護，上法蘭端面與頂部頂罩相互連接，下法蘭端面與底罩相互連接，內(nèi)部中空，連接面之 28 間有密封墊圈。 利用伸長、旋轉(zhuǎn)、薄件特征、進階薄殼、特征復制排列和鉆孔來產(chǎn)生設(shè)計。 設(shè)計工具 測試塑料射出制模零件的可制造性。 實際螺栓總面積： 222 mmdnAb ????? ?? 螺栓平均間距： s= mmnD b ?? ?? 根據(jù)文獻 [28]查表 510，對于 M6 的螺栓，最小螺栓間距為 mms 32min ? 允許最大螺栓間距： mmmds B 56)( 156102)( 62m a x ????????? ? 故 maxmin sss ?? ，即所選螺柱直徑符合安裝和密封要求 強度計算 預(yù)緊時螺柱載荷： W= NAA bmb 117)(2 ])[( ????? ? mmDDh GbG )()( ?????? M1 = NWhG 0 ???.m 操作時 墊片載荷：、 NmpbDH cGG ???????? ?? 壓力載荷： NpDH cID 22 ????? ?? mmgDDh ibD )92270()( 1 ???????? 介質(zhì)靜壓軸向載荷： NpDDH ciGT )(4 )(2222 ??????? ?? mmhgRh GT )()( 1 ???????? 作用在法蘭端面上的總力矩： mNhHhHhHM GGTTDD . )(2 ??????????21 .][][ MMftf ??????? mNMM .: 1 ??? 法蘭的計算力矩 25 ? 擬定法蘭尺寸及選材合適，可安全使用 第 六 章 氣液 旋流器的三維建模 Solidworks 軟件介紹 Solidworks 公司是專業(yè)從事三維機械設(shè)計、工程分 析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營銷的跨國公司，其軟件產(chǎn)品 Solidworks 提供一系列的三維（ 3D）設(shè)計產(chǎn)品，幫助設(shè)計師減少設(shè)計時間，增加精確性，提高設(shè)計的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場。之間 入料口的直徑影響 如果入料口太小，那么入料的速度就會受到影響，在大壓力的作用下，容易發(fā)生 20 堵塞問題，但是相反的情況，入料的口子過大時，旋流器的壓力就會被分散開，這樣進入的線速度自然 相應(yīng)的會減小。 溢流口直徑 增大溢流口的直徑的情況下下可有效的擴大我們所要的分離錐面，同時增加了分離的密度，這樣產(chǎn)量就會增加，但是這樣的情況下雜質(zhì)也會同時增加的。 出口管設(shè)計分析 氣液相出口管線的配置可根據(jù)氣液相流量、配置儀表的要求確定。對于一個給定的直徑入口上方的長度提供了液流擾動的容量 ,而入口下方的長度則決定了用于從液體中分離氣泡的存留時間。過低的液面 ,如 19 距離入口處遠大于 3L/d,會導致切向入口速度的過度衰減 ,影響性能。 一般 情況下 入口噴嘴面積的選取應(yīng)保證入口液相流速在 /ｓ之間。 設(shè)計參數(shù)： smdmQ /0 1 0 ?? 3/1500 mkgL ?? )25(/ 3 CmkgG ??? 18 sPa?? ? md 4108 ??? smw /60? )108()(18 )( 242 ?? ?????? ????? dGL 由以上參數(shù)和式 ① ② ③ ④ 計算可得： 旋流器的半徑 mr ? 。 尾管長度 =140 尾管直徑 = 小錐段長度 =150mm 小錐段大直徑 = 旋流腔長度 =80mm 溢流管直徑 =4mm 入口最小界面接尺寸 =2x3mm 分離能力計算 ① 徑向方向上 旋流中氣泡受力如圖 53 示，由受力可知， 相對運動微方程： srGGGLGGtwG wdmrwmrwmddm sr222 18? ??? ?? ??? (47) 式中： Gm 為氣泡質(zhì)量， srw 為相對滑移速度， d 為氣泡直徑， ?w 為半徑 r 處的旋流速度。按照經(jīng)驗設(shè)計，尾流管的直徑一般與旋流主體直徑的尺寸關(guān)系為（ 1530） D，本次設(shè)計我們選取的內(nèi)孔直徑為 ，外側(cè)外徑為 旋流腔 氣液旋流器的旋流腔體是混合空氣進入后主要的直接承載結(jié)構(gòu)，在這里混合氣體在高速的旋流作用下進行了由于密度不同的額分離動作。而不同分離器在設(shè)計時，還優(yōu)化了分離性能，如改變溫度、壓力、流 速等 14 利用氣液比重不同，在一個突然擴大的容器中，流速降低后，在主流體轉(zhuǎn)向的過程中，氣相中細微的液滴下沉而與氣體分離，或利用旋風分離器，氣相中細微的液滴被進口高速氣流甩到器壁上，碰撞后失去動能而與轉(zhuǎn)向氣體分離。 由分流層轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)流或環(huán)狀流的判別式 : 1)])(~~[(222 ?llgg dhdAAcUF （ 59） 式中： 2/1)(c os~glgsggdUF ?? ?? ?? Dhc l??12 2)12(1~~ ??? lll hhdAd gg AU ~/4~ ?? ])1~2(1)1~2()1~2([c ~ 212 ??????? ? lllgg hhhDAA Dhh ll?~ 式中 D 為入口管直徑， lh 為管內(nèi)橫截面上液面離管底的高度， Ag 為管內(nèi)氣相所 占的橫截面積。將軸向流動視為勻速運動 ,軸向流速等于平均流速。旋流強度 ? 定義為在某一高度截面上連續(xù)相切向動量通量與總軸向動量通量的比。到達器壁的液滴 ,在旋轉(zhuǎn)氣流的作用下 ,將在器壁上形成螺旋狀薄層液流沿器壁向下流動分出 ,完成氣液分離。 1 .氣泡軌跡分析 在漩渦區(qū) ,較大直徑的氣泡容易被擄獲分出 ,因此氣泡軌跡的研究區(qū)域是從漩渦底部開始的渦流區(qū)。除壁面附近 ,該旋 12 流可看作剛體轉(zhuǎn)動 分離器上部 ,氣相為連續(xù)相 ,液滴分散其中 ,稱液滴區(qū) 。 氣液相流速的不同 ,油 、氣兩相或油、氣、水多相流在入口管和噴嘴內(nèi)可能呈現(xiàn)分層流、段塞流、分散氣泡流或環(huán)狀流等多種流型。 經(jīng)過參考對比后本次設(shè)計決 定根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗進行總結(jié)和優(yōu)化，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化完善設(shè)計，下圖是選取的參開設(shè)計模型。 第 三 章 氣液分離設(shè)備主參數(shù)確定 氣液旋流分離技術(shù)作為一種結(jié)構(gòu)簡單、新型、高效、緊湊的氣液分離技術(shù) ,具有阻力小 ,耗能少 ,分離效率高等優(yōu)點 ,已成為工業(yè)新型氣液分離技術(shù)的熱點。 ,不添加水 ,連接后逐漸增壓至 0. 9 MPa ,并保持 10 min 左右 ,若運轉(zhuǎn)正常 ,再檢驗試驗裝置是否漏氣。這樣 就達到了分離的目的。就入口與分離腔的連接形式來分，入口又有切向入口和漸開線入口兩種。 研究任務(wù)目標與研究方法 9 第 2 章 氣液分離器 工藝流程分析 氣液分離裝置主要結(jié)構(gòu)與工作原理 旋流分離器，是一種利用離心沉降原理將非均相混合物中具有不同密度的相分離的機械分離設(shè)備。 旋流式氣液分離器有以上優(yōu)點，但也有如下缺點 : ① 由于旋流器內(nèi)流體的流動產(chǎn)生一定的剪切作用，如果參數(shù)設(shè)計不當，容易將液滴 (油滴或水滴 ) 打碎乳化而惡化分離過程； ② 通用性較差。雖然在旋流器內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)的實驗研究方面 ,人們進行了大量的工 作 ,并取得了很大的進展 ,但由于流場內(nèi)流體運動的復雜性 ,并受多相流動力學和實驗流體力學發(fā)展的限制 ,目前還有許多現(xiàn)象無法解釋。所有測定結(jié)果都得到了相似的流場分布趨勢 ,即旋流器內(nèi)部切向速度呈準 Rankine 渦結(jié)構(gòu) ,且沿軸向衰減。然而只有在清楚旋流分離器內(nèi)連續(xù)相和液滴 (氣泡 )的運動規(guī)律后 ,才能真正認識氣液旋流分離器的分離機理 ,并為旋流分離器的工程設(shè)計和改善其分離性能提供理論基礎(chǔ)。這一領(lǐng)域最早的研究之一是 Nissan 和 Bressan,1961 年他們用 2 個切向入口將水注入管子 ,其切向動量與軸向動量之比為 8,用探針對管內(nèi)渦旋流場進行了測量 ,發(fā)現(xiàn)在管子核心區(qū)域有一個逆向流動區(qū)。并且可以降低 7 輸送成本 ,降低了氣液兩相流輸送時容易產(chǎn)生的斷續(xù)流、管道堵塞、沉積等多相流輸送的典型問題。目前國內(nèi)外的井下油氣分離基本都采用了螺旋式油氣分離器。 1985 年 ,Zikarev 在靠近 GLCC 的底部開了一個矩形進口 ,理論分析和實驗結(jié)果顯示 ,這種結(jié)構(gòu)操作時降低了液滴在氣相出流中的夾帶。海上采油代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分離器 ,在改善分離性能的同時降低了成本。其類型主要介紹如下。近年來氣 液旋流分離技術(shù)已日益成為國內(nèi)外爭相研究的熱點技術(shù)。隨著旋流器應(yīng)用的日 益廣泛 ,國內(nèi)外眾多學者對旋流器的結(jié)構(gòu)、尺寸、流場特性進行了大量的研究 ,并相繼提出了各種分離理論 ,但多集中于氣 固分離的旋風分離器和用于液 固、液 液分離的水力旋流分離器。 optimization。 在總結(jié)前人的設(shè)計經(jīng)驗的同時提出了自己的設(shè)計理念改進了部分設(shè)計特點使我們設(shè)計的氣液旋流器 旋流式分離器 更加趨于完善， 可分離氣泡小， 分離的 效率 也 較高， 同時 分離器 所占用的空間 體積相對較小，維修量小，工作穩(wěn)定。旋流式分離器具有這些特點， 氣液旋流器的工作特點 具有實用性和可靠性，并具有廣闊的前景。 3D modeling 3 目 錄 第 1章 概 述 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。許多研究者已相繼提出各種各樣的分離理論 ,已經(jīng)有了比較完善的分離理論、設(shè)計方法和應(yīng)用實踐。目前 ,國內(nèi)外對于氣 液旋流分離的研究主要可分為 4 類 ,即 :氣 液旋流分離技術(shù)應(yīng)用的試驗研究、旋流分離器內(nèi)部氣 液兩相三維強旋湍流流場測定的試驗研究、建立能準確反映氣 液兩相旋流分