Расчет производительности вертикальных и горизонтальных газосепараторов при различных режимах сепарации газа.

Пропускную способность гравитационных аппаратов определяют в зависимости от допустимой скорости движения газа, которую определяют из условий равновесия сил, действующих на частицу, и силы сопротивления среды, возникающей при движении этой частицы.

При расчете сепараторов принимают следующие допущения:

1. частица (капля Н) имеет форму шара;

2. режим движения газа в сепараторе – ламинарный;

3. движение капель – свободное, т.е. они в потоке между собой не сталкиваются;

4. капля Н находится в равновесном состоянии.

Шарообразная частица диаметром d, объектом pd36 и плотностью rн подвергается в газовом потоке (плотностью rг) действию силы тяжести:

Сила сопротивления газа Fсопр при свободном оседании частицы:

,

где ξ - коэффициент сопротивления среды (при ламинарном режиме Re = 1);

rг - плотность газа, кгм3;  d – диаметр капли нефти, м;

υ - линейная скорость частицы, мс;

fм - миделево сечение

При равномерном движении частицы сила сопротивления газовой среды становится равной действующей силы тяжести: Fсопр = F. Приравняем обе части:

Тогда скорость оседания (падения) капли нефти в газовой среде (формула Стокса):

,

где μг - динамическая вязкость газа.

Скорость оседания капли нефти из потока газа (отделение Н от Г) эффективно при υг = υн / 1,2.

При 2 < Re < 500  и используется формула Аллена.

При Re > 500  и используется формула Ньютона-Ритингера.

Пропускная способность вертикального сепаратора:

где Рсеп, Ратм – рабочее давление в сепараторе и давление при нормальных условиях, Па; Рсеп >Ратм;   Рсеп=1-16атм

Тнорм, Тсеп - температура в сепараторе и температура при нормальных условиях, К;

D – диаметр сепаратора, м; z – коэффициент сверхсжимаемости.

Для расчета пропускной способности горизонтального сепаратора используются те же формулы, но с небольшими отличиями.

Так, для расчета необходимо знать площадь межфазной поверхности Н и Г (площадь зеркала нефти) F. Также надо знать истинную скорость подъема уровня нефти υн. Таким образом, в вышеизложенных формулах вместо πD2/4 используется F, которая определяется из графика зависимости F, υн = f (D). При больших скоростях течения расчеты уже ведут не для ламинарного потока(Re=1), а по формуле Алена при Re=2-500

Re>500 Ньютона-Риттингера: