Сбор и подготовка к транспорту природных газов, страница 101

пятппя

165

При F_T = F_r капли зависают в сепараторе; при f_T> F_r капли осаждаются, а при F_T<.F_r выносятся газом из сепаратора.

Из уравнений (V.16) и (V.17) и из условия равновесия сил определяется минимальное значение радиуса капли, при котором она зависает:

Капли, диаметр которых больше г_т-_т, осаждаются, а капли диа­метром меньше г_т-_т уносятся с отработанным газом.

Уравнение (V.18) позволяет проанализировать влияние фак­торов на механизм осаждения капель в сепараторах. Чем больше скорость газа, тем больше г_тщ. Следовательно, повышение ско­рости газа отрицательно влияет на осаждение капель в гравита­ционных сепараторах. Это основной недостаток аппаратов подоб­ной конструкции.

Влияние давления характеризуется соотношением р_г/(рж—рг)-С повышением давления плотность жидкой капли р_ж практически не изменяется, а р_г увеличивается пропорционально росту дав­ления. Поэтому рост давления отрицательно влияет на процесс осаждения капель, так как увеличивается соотношение р_ж/(рш—рг) и, как следствие, растет также минимальный радиус капель, оса­ждающихся при сепарации.

'Из уравнения (V. 18) следует, что при прочих равных условиях чем больше р_ж, тем меньше r_mi_u, тем легче они осаждаются. От­метим, что при подаче в систему углеводородной жидкости тяже­лее той, которая имеется в смеси, можно искусственно увеличить р_щ и тем самым добиться снижения минимального значения ра­диуса осаждающихся капель.

В гравитационных сепараторах, как правило, капли диамет­ром менее 10 мкм не осаждаются. В этих условиях при обычных скоростях газового потока в вертикальных сепараторах число Рей-нольдса не превышает двух. С учетом этого можно принять ко­эффициент сопротивления капли | по закону Стокса равным 24/Re,_K и, учитывая, что р_г<§Ср_ж, после соответствующих преобра­зований получаем следующее уравнение для приближенного опре­деления минимального радиуса отсепарированных капель в вер­тикальном гравитационном сепараторе:

v_rwр_г

Число Реинольдса для жидкости определяют по уравнению

Re_x = 2wr_min-^,                                                   (V.20)

Иг

где ц_г — динамическая вязкость газа.

Горизонтальный гравитационный сепаратор. В горизонтальном гравитационном сепараторе аэродинамические силы и сила тя­жести действуют на каплю под углом 90°, вследствие чего капля

166

приобретает определенную траекторию. В зависимости от массы капля может осесть при определенной скорости потока после про­хождения некоторого пути по длине сепаратора или может быть вынесена из сепаратора потоком газа.

Принимая, что капли движутся квазистациокарно, т. е. траек­тория их движения параллельна оси сепаратора, а их скорость равна средней скорости газа, можно определить максимальный размер капли, которая может унестись потоком из сепаратора. При этом движение капли рассматривается изолированно без учета коагуляции.

С учетом изложенного было получено уравнение для расчета радиуса капель, осаждающихся в горизонтальном гравитацион­ном сепараторе:

(V.21)

где Н и L — диаметр и длина сепаратора соответственно.

Жалюзийный сепаратор. Жалюзийный сепаратор представляет собой горизонтальный или вертикальный аппарат гравитацкоккого типа, в котором установлены жалюзийные насадки. В пространстве до насадок и между ними сепарация протекает под действием сил гравитации, а в насадке — под действием инерционных сил.

Принципиальная схема жалюзийной насадки дана на рис. 42.

На движущуюся по криволинейной траектории каплю дейст­вуют центробежные силы и силы трения. При равенстве этих сил капли жидкости зависают в сепараторе. Минимальный радиус этих капель рассчитывают по уравнению