【正文】 北京：高等教育出版社。 31 離心式氣液分離器設(shè)計(jì) 32 第 七 章 結(jié)束語(yǔ) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 對(duì)分離器的各重要零部件 的重要尺寸進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度分析，同時(shí)采用三維建模的方式對(duì)各個(gè)分零部件進(jìn)行了 設(shè)計(jì)。國(guó)際市場(chǎng)上常用的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)有：發(fā)恩特標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、新迪3D 零件圖、邁迪標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、 LinkAble PATmunity。 30 標(biāo)準(zhǔn)件選取與應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的價(jià)值在于機(jī)械產(chǎn)品有 10%~25%的零件為標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(fù)責(zé)對(duì)旋流管的中段進(jìn)行固定于保護(hù)，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(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)、薄件特征、進(jìn)階薄殼、特征復(fù)制排列和鉆孔來(lái)產(chǎn)生設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)工具 測(cè)試塑料射出制模零件的可制造性。 實(shí)際螺栓總面積： 222 mmdnAb ????? ?? 螺栓平均間距： s= mmnD b ?? ?? 根據(jù)文獻(xiàn) [28]查表 510，對(duì)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(qiáng)度計(jì)算 預(yù)緊時(shí)螺柱載荷： W= NAA bmb 117)(2 ])[( ????? ? mmDDh GbG )()( ?????? M1 = NWhG 0 ???.m 操作時(shí) 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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)、工程分 析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營(yíng)銷的跨國(guó)公司，其軟件產(chǎn)品 Solidworks 提供一系列的三維（ 3D）設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)。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(huì)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(shí)，旋流器的壓力就會(huì)被分散開，這樣進(jìn)入的線速度自然 相應(yīng)的會(huì)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(kuò)大我們所要的分離錐面，同時(shí)增加了分離的密度，這樣產(chǎn)量就會(huì)增加，但是這樣的情況下雜質(zhì)也會(huì)同時(shí)增加的。 出口管設(shè)計(jì)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(duì)于一個(gè)給定的直徑入口上方的長(zhǎng)度提供了液流擾動(dòng)的容量 ,而入口下方的長(zhǎng)度則決定了用于從液體中分離氣泡的存留時(shí)間。過低的液面 ,如 19 距離入口處遠(yuǎn)大于 3L/d,會(huì)導(dǎo)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(jì)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(jì)算可得： 旋流器的半徑 mr ? 。 尾管長(zhǎng)度 =140 尾管直徑 = 小錐段長(zhǎng)度 =150mm 小錐段大直徑 = 旋流腔長(zhǎng)度 =80mm 溢流管直徑 =4mm 入口最小界面接尺寸 =2x3mm 分離能力計(jì)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(duì)運(yùn)動(dòng)微方程： srGGGLGGtwG wdmrwmrwmddm sr222 18? ??? ?? ??? (47) 式中： Gm 為氣泡質(zhì)量， srw 為相對(duì)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(yàn)設(shè)計(jì)，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(jì)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(jìn)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(jìn)行了由于密度不同的額分離動(dòng)作。而不同分離器在設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)突然擴(kuò)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(xì)微的液滴下沉而與氣體分離，或利用旋風(fēng)分離器，氣相中細(xì)微的液滴被進(jìn)口高速氣流甩到器壁上，碰撞后失去動(dòng)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(dòng)視為勻速運(yùn)動(dòng) ,軸向流速等于平均流速。旋流強(qiáng)度 ? 定義為在某一高度截面上連續(xù)相切向動(dòng)量通量與總軸向動(dòng)量通量的比。到達(dá)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(dòng)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(dòng) 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(duì)比后本次設(shè)計(jì)決 定根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和優(yōu)化，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化完善設(shè)計(jì)，下圖是選取的參開設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(diǎn) ,已成為工業(yè)新型氣液分離技術(shù)的熱點(diǎn)。 ,不添加水 ,連接后逐漸增壓至 0. 9 MPa ,并保持 10 min 左右 ,若運(yùn)轉(zhuǎn)正常 ,再檢驗(yàn)試驗(yàn)裝置是否漏氣。這樣 就達(dá)到了分離的目的。就入口與分離腔的連接形式來(lái)分，入口又有切向入口和漸開線入口兩種。 研究任務(wù)目標(biāo)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(jī)械分離設(shè)備。 旋流式氣液分離器有以上優(yōu)點(diǎn)，但也有如下缺點(diǎn) : ① 由于旋流器內(nèi)流體的流動(dòng)產(chǎn)生一定的剪切作用，如果參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)，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(chǎng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究方面 ,人們進(jìn)行了大量的工 作 ,并取得了很大的進(jìn)展 ,但由于流場(chǎng)內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性 ,并受多相流動(dòng)力學(xué)和實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)發(fā)展的限制 ,目前還有許多現(xiàn)象無(wú)法解釋。所有測(cè)定結(jié)果都得到了相似的流場(chǎng)分布趨勢(shì) ,即旋流器內(nèi)部切向速度呈準(zhǔn) 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(yùn)動(dòng)規(guī)律后 ,才能真正認(rèn)識(shí)氣液旋流分離器的分離機(jī)理 ,并為旋流分離器的工程設(shè)計(jì)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(gè)切向入口將水注入管子 ,其切向動(dòng)量與軸向動(dòng)量之比為 8,用探針對(duì)管內(nèi)渦旋流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量 ,發(fā)現(xiàn)在管子核心區(qū)域有一個(gè)逆向流動(dòng)區(qū)。并且可以降低 7 輸送成本 ,降低了氣液兩相流輸送時(shí)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(guó)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(gè)矩形進(jìn)口 ,理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示 ,這種結(jié)構(gòu)操作時(shí)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(shí)降低了成本。其類型主要介紹如下。近年來(lái)氣 液旋流分離技術(shù)已日益成為國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)技術(shù)。隨著旋流器應(yīng)用的日 益廣泛 ,國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)旋流器的結(jié)構(gòu)、尺寸、流場(chǎng)特性進(jìn)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(fēng)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(jì)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)提出了自己的設(shè)計(jì)理念改進(jìn)了部分設(shè)計(jì)特點(diǎn)使我們?cè)O(shè)計(jì)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(shí) 分離器 所占用的空間 體積相對(duì)較小，維修量小，工作穩(wěn)定。旋流式分離器具有這些特點(diǎn)， 氣液旋流器的工作特點(diǎn) 具有實(shí)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(cuò)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(jì)方法和應(yīng)用實(shí)踐。目前 ,國(guó)內(nèi)外對(duì)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(yàn)研究、旋流分離器內(nèi)部氣 液兩相三維強(qiáng)旋湍流流場(chǎng)測(cè)定的試驗(yàn)研究、建立能準(zhǔn)確反映氣 液兩相旋流分