机械毕业设计1708柱式气液旋流分离器设计
旋流式液气分离器的设计
毕业论文(设计)题目名称：旋流式液气分离器的设计题目类型：毕业设计学生姓名：狄磊院(系)：机械工程学院专业班级：装备10901班指导教师：张琴辅导教师：时间：至目录毕业论文（设计）任务书 (Ⅰ)开题报告 (Ⅱ)指导教师审查意见 (Ⅲ)评阅教师评语 (Ⅳ)答辩会议记录 (Ⅴ)中文摘要 (Ⅵ)外文摘要 (Ⅶ)1 绪论 (7)选择旋流式液气分离器的意义 (7)国内外现状和进展趋势 (7)国外现状和进展趋势 (7)国内现状和进展趋势 (9)2 方案论证 (9)旋流式液气分离方案的可行性 (9)旋流式分离器的结构及工作原理 (10)3 分离器的整体设计 (11)旋流器的直径和长度的计算 (11)分离器结构设计 (13)分离器整体结构设计 (13)脱气结构 (15)钻井液入口的尺寸 (15)旋流器的结构设计 (15)外筒体的设计 (17)接口管设计 (18)外部结构 (21)4、要紧零部件的设计及校核计算 (22)筒体和封头的壁厚计算 (22)外容器筒体、封头壁厚计算 (22)旋流器筒体封头壁厚计算 (24)人孔 (25)人孔选择 (25)人孔补强 (26)支座 (26)分离器的总质量 (26)支座的选用及安装要求 (28)5 分离器的安装 (28)焊接 (28)安装顺序 (29)6 壳体的有限元分析 (32)7 总结 (35)参考文献 (37)致谢 (39)附录一 (40)附录二 (43)旋流式液气分离器的设计学生：狄磊，长江大学机械工程学院指导教师：张琴，长江大学机械工程学院【摘要】旋流分离器，是一种利用离心沉降原理将非均相混合物中具有不同密度的相分离的机械分离设备。
在具有密度差的混合物以必然的方式及速度从入口进入旋流分离器后，在离心力场的作用下，密度大的相被甩向周围，并顺着壁面向下运动，作为底流排出；密度小的相向中间迁移，并向上运动，最后作为溢流排出。
如此就达到了分离的目的。
旋流分离技术可用于液液分离、气液分离、固液分离、气固分离等。
气-液分离器设计[1]
![气-液分离器设计[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/25caafc72af90242a995e5aa.png)
目次1 总则1.1 目的1.2 范围1.3 编制本标准的依据2 立式和卧式重力分离器设计2.1应用范围2.2 立式重力分离器的尺寸设计2.3 卧式重力分离器的尺寸设计2.4 立式分离器（重力式）计算举例2.5附图3 立式和卧式丝网分离器设计3.1 应用范围 3.2 立式丝网分离器的尺寸设计3.3 卧式丝网分离器的尺寸设计3.4 计算举例3.5 附图4 符号说明1 总则1.1 目的本标准适用于工艺设计人员对两种类型的气液分离器设计，即立式、卧式重力分离器设计和立式、卧式丝网分离器设计。
并在填写石油化工装置的气液分离器数据表时使用。
1.2 范围本标准适用于国内所有化工和石油化工装置中的气－液分离器的工程设计。
1.3 编制本标准的依据：化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.8-1995第8篇气液分离器设计。
2 立式和卧式重力分离器设计2.1 应用范围2.1.1 重力分离器适用于分离液滴直径大于200μm的气液分离。
2.1.2 为提高分离效率，应尽量避免直接在重力分离器前设置阀件、加料及引起物料的转向。
2.1.3 液体量较多，在高液面和低液面间的停留时间在6～9min，应采用卧式重力分离器。
2.1.4 液体量较少，液面高度不是由停留时间来确定，而是通过各个调节点间的最小距离100mm来加以限制的，应采用立式重力分离器。
2.2 立式重力分离器的尺寸设计2.2.1 分离器内的气速2.2.1.1 近似估算法(2.2.11)式中Vt浮动（沉降）流速，m/s；ρL、ρG液体密度和气体密度，kg/m3；KS系数d*=200μm时，KS=0.0512；d*=350μm时，KS=0.0675。
近似估算法是根据分离器内的物料流动过程，假设Re=130，由图2.5.11查得相应的阻力系数CW=1，此系数包含在Ks系数内，Ks按式(2.2.11)选取。
由式(2.2.11)计算出浮动（沉降）流速（Vt），再设定一个气体流速（ue），即作为分离器内的气速，但ue值应小于Vt。
气-液柱状旋流式分离器控制策略综述
气-液柱状旋流式分离器控制策略综述朱乐涛;薛美盛【摘要】With the wide application of gas-liquid cylindrical cyclone (GLCC), the requirement for separation efficiency is becoming higher and higher. The fluctuations of internal liquid level pressure can be reduced by adopting control system in GLCC separation unit to ensure good gas-liquid separation. The quality of control system determines the efficiency of gas-liquid separation, and further influences the performance of the whole metering system. Various control strategies in GLCC are summarized, and the prospects of future research and application for control strategy are presented.%随着气-液柱状旋流式分离器(GLCC)的广泛应用,对其分离效果的要求也越来越高.通过在GLCC分离装置中引入控制系统,可以减小内部液位压力的波动,从而保证良好的气液分离效果.控制系统的优劣决定了气液分离效果的好坏,进而影响整个计量系统的性能.总结了用于GLCC的多种控制策略,并对未来控制策略的研究和应用进行了展望.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2013(049)001【总页数】5页(P28-32)【关键词】气-液柱状旋流式分离器;气液分离;控制策略【作者】朱乐涛;薛美盛【作者单位】中国科学技术大学自动化系,合肥230026;中国科学技术大学自动化系,合肥230026【正文语种】中文【中图分类】TP273+.3石油和天然气是当今世界的主要能源，在国民经济中占有非常重要的地位。
气液旋流器离心式分离器设计
气液旋流器离心式分离器设计介绍本文档旨在设计一种气液旋流器离心式分离器。
该分离器可用于将气体和液体分离，并具有高效率和可靠性。
设计原理气液旋流器离心式分离器基于离心力和旋流效应来实现气体和液体的分离。
当气体和液体混合进入分离器时，它们会在旋流器中形成旋转流动。
由于离心力的作用，液体会向外运动，被收集在分离器的外部。
而气体则沿着分离器的中心轴进一步向上排出。
设计要素1. 旋流器尺寸旋流器的尺寸是设计中的关键要素。
尺寸过小可能会导致分离效率降低，而尺寸过大则增加了设备的造价和能耗。
根据实际需求和操作参数，确定合适的旋流器尺寸。
2. 进出口形状和位置进出口的形状和位置会影响气体和液体在旋流器中的流动。
合理设计进出口形状和位置，可以提高分离效率和减少能耗。
需要根据具体情况选择最佳的进出口设计。
3. 分离器材料分离器的材料应具有良好的耐腐蚀性和耐压性能，以确保长期稳定运行并避免材料损坏。
根据分离介质的特性选择合适的材料，例如不锈钢、聚合物等。
4. 出口管道设计出口管道的设计对于分离效果和气体排放起着重要作用。
必须确保出口管道与旋流器的连接处无泄漏，并能够有效排出气体。
设计步骤1. 确定分离器的工作条件和需求。
2. 根据工作条件和需求，选择合适的旋流器尺寸和材料。
3. 设计进出口形状和位置，确保流动性和分离效果。
4. 设计出口管道，确保无泄漏和顺畅排出气体。
5. 检查设计是否符合安全和环保要求。
6. 制作设计图纸和说明文档，并提交给相关部门进行评审。
结论气液旋流器离心式分离器是一种高效率和可靠性的气液分离设备。
通过合理的设计和选择适当的工艺参数，可以实现高效的气液分离和能源节约。
在设计过程中，需要考虑旋流器尺寸、进出口形状、分离器材料和出口管道等要素。
最终的设计应符合安全和环保要求，并通过评审批准后开始制造。
气液旋流器旋流式分离器设计
摘要本次毕业设计对分离器的各重要零部件的重要尺寸进行了详细的计算，并进行了强度分析，同时采用三维建模的方式对各个分零部件进行了设计。
在总结前人的设计经验的同时提出了自己的设计理念改进了部分设计特点使我们设计的气液旋流器旋流式分离器更加趋于完善，可分离气泡小，分离的效率也较高，同时分离器所占用的空间体积相对较小，维修量小，工作稳定。
旋流式分离器具有这些特点，气液旋流器的工作特点具有实用性和可靠性，并具有广阔的前景。
关键词：旋流分离器；气液分离；优化；三维建模AbstractAn important dimension of the graduation design of separator of all major components are calculated in detail, and analyzes the strength, at the same time, the various sub components are designed using three-dimensional modeling method. The gas-liquid cyclone cyclone separator in summarizing the previous experience in the design and proposes own design idea the design features improved enable us to design a more perfect, separation bubble is small, the separation efficiency is higher, at the same time separator space occupied by volume is relatively small, small amount of repair, stable work. The cycloneseparator has these characteristics, working characteristics of gas-liquid cyclone has practicability and reliability, it has broad prospect.Keywords: cyclone separator; separation; optimization; 3D modeling目录第1章概述 ........................................................................... 错误!未定义书签。
毕业设计气液分离器
机抽用井下高效气液分离器设计摘要现在有杆泵抽油在各大油田的生产中占主导地位,但众所周知，油层除了产出原油同时还会产出大量的伴生天然气。
而这些伴生的天然气不可避免的有一部分会进入泵筒，这部分气体会占据泵筒的容积，从而造成泵筒的容液量大大的减小。
由此，我们就会想到，把这些伴生的天然气在进入泵筒之前从液体中分离出去，不让它进入泵筒内。
这样就有了井下气液分离器即气锚的出现。
现有的气液分离器大多是利用重力作用式和离心作用式。
但是由于诸多原因，现在的分离器只能在一定程度上尽量减少气体的进入量，即使气体进入量很小，其对泵效的影响也是不容小觑的.因此设计出效果更好的气锚，仍然是很有必要的.本设计中的气锚是利用了重力作用式与离心作用式相结合的高效气锚。
将重力分离部未能完全分离的气体在离心分离部分分离出去，以保证高效的抽油效率。
该新型气液分离器适用于气液比较高的油井.在此分离器内设置了单独的气、液流道,更加有利于气液的分离.该分离器是在泵上冲程抽汲时实现分离，而在泵下冲程时将气体排入油套环空关键词：气锚；重力式分离；离心式分离IAbstractNow the rod pumping is also the most important method of oil production。
But as we know, the reservoir yields not only oil but also a lot of gas。
And inevitably, part of the gas will enter the pump and occupy its volume. Therefore the pump’s volume for the oil will reduce seriously. So, we will thought that, separate the gas from the oil before it entering the pump. And the gas/oil separator is invented.Many separator used now use the gravity separation and centrifugal separation. But，of many reasons，to some extent they could only reduce the volume of gas which will enter the pump。
柱状螺旋导叶旋流分离器分离特性数值模拟
柱状螺旋导叶旋流分离器分离特性数值模拟纪国庆【摘要】针对深水生产油气海底混相输送的局限性,设计了柱状螺旋导叶旋流气液分离器,采用RNG k-ε湍流模型与mixture多相流模型对分离器流场及相分布进行了模拟分析,考察了螺距、螺旋圈数等结构参数对相分布及静压分布的影响.结果表明:螺旋通道可以保证油气混相在流动过程中形成明显的气液分离界面,溢流孔有助于分离的气相及时从集气管中排出;螺距的大小是控制旋流强度的关键参数,螺距越小,旋流场越强,相应的能耗也越大;螺旋圈数的增多有利于气液两相充分进行旋流分离;所设计分离器在较大的气液比范围内都具有较好的分离效果.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2017(019)006【总页数】6页(P29-34)【关键词】海底分离;旋流器;数值模拟;相分布【作者】纪国庆【作者单位】中国石化胜利建设工程有限公司,山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8深水生产油气混合物的流动安全保障问题是油气勘探开发中一个亟待解决的关键问题。
油气混相输送，一方面，液相在管线低洼处积聚，容易在立管位置形成严重段塞流，引起管线的压力和流量波动；在深海低温环境下形成水合物，造成管道堵塞和设备损坏。
另一方面，油气混相输送会导致深水立管举升能量消耗加大，增大井口背压，造成油气藏能量的巨大浪费，降低采收率。
在海底进行油气分离并采用单相输送，则可以有效避免上述问题，国外科研机构已经开展了深海气液分离器的开发，以Total公司的Pazflor海底气液分离系统[1-3]、Aker Kvaerner公司的DeepBoosteTM系统[4]、Parque das Conchas和Perdido深水油田的沉箱分离与增压系统[5-7]以及Twister BV超音速气液分离器[8-9]为代表，进行了大量的试验及理论研究，使得在海底进行油气分离具有非常大的可能性和发展前景。
一种螺旋式气液分离器[发明专利]
![一种螺旋式气液分离器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe92ab2b0c22590103029d7f.png)
专利名称：一种螺旋式气液分离器
专利类型：发明专利
发明人：赵富龙,周娅,何宇豪,赵佳音,谭思超,黄笛,卢瑞博,余霖
申请号：CN201910976009.9
申请日：20191015
公开号：CN110743252A
公开日：
20200204
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种螺旋式气液分离器，包括柱状的筒体，筒体的上、下端面上设有流体出口、流体入口，沿筒体内圆周的切向设置有螺旋流道，螺旋流道自流体入口贯通延伸至流体出口，螺旋流道包括外轮廓和内轮廓，沿流道延伸方向外轮廓与筒体的外圆周壁具有平行边形式，内轮廓与外轮廓同轴并逐渐向外轮廓靠近；筒体底部套设有汇水槽，汇水槽上布设有疏水管；与外轮廓相切的筒体1侧壁上间隔布设有多级液相引出孔，对应地，筒体1外沿径向自内而外逐层套设有多重导流罩，使形成沿径向自内而外逐层套设的多级导流腔，每一导流腔的上端封闭、下端敞口并从液相引出孔延伸至汇水槽的上液面。
该螺旋式气液分离器结构简单、设计合理、运行可靠、且分离效率高。
申请人：哈尔滨工程大学
地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室国籍：CN
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柱式气液旋流分离器结构设计柱式气液旋流分离器设计【摘要】平衡钻井技术有利于防止钻井液漏失、能及时发现和保护油气层，并能提高机械钻速等。
但是由于欠平衡装备价格昂贵，制约着这一技术的发展。
鉴于这种现状，自行设计了台应用于欠平衡钻井的管柱式气液旋流分离器。
管柱式气液旋流分离器是一种带有倾斜切向入口及气体、液体出口的垂直管。
它依靠旋流离心力实现气、液两相分离，与传统的重力式分离器相比，具有结构紧凑、重量轻、投资节省成本等优点，是代替传统容积式分离器的新型分离装置。
在气液两相旋流分析的基础上，建立了预测分离性能的机理模型，该模型包括了入口分离模型、旋涡模型、气泡及液滴轨迹模型；依据机理模型，提出了管柱式旋流分离器工艺设计技术指标和工艺步骤.设计根据管柱式旋流分离器的机理模型以及设计工况，完成了管柱式旋流分离器的结构设计、强度分析、理论校核、焊接工艺设计以及分离器内气液两相流的数值模拟，为工程设计和理论设计提供一定的理论依据。
【关键词】欠平衡钻井技术旋流分离器气液两相流动分离机理模型设计Gas-liqulid Cylindrical CycloneAuthor: Wang maohui(School of Mechanical Engineering, Yangtze University) Tutor: Feng Jin (School of Mechanical Engineering, Yangtze University)【Abstract】The balanced well drilling technology is advantageous in preventing loss of circulation, can promptly discover and protect hydrocarbon zone ,also can enhance the penetration rate. But the expensive under balance equipment has restricted this technology’s s development. In view of the situation,I designed a gas-liqulid cylindrical cyclone independently for the balance under drilling .The GLCC is one kind has leans the bevelling to the entrance and the gas, the liquid exportation hangs the ascending pipe. It can realize the gas-lip fluid separation depends upon the cyclone centrifugal force. compared with the traditional gravity type separator, which has the compact structure, the lighter weight, the smaller investment and so on.It’s a new disengaging equipment which replace the traditional volume type separator. On the basis of the gas-liquid two-phase cyclone analyses , has established the forecast separation performance mechanism model, this model include the entrance separation model, the whirlpool model, the air bubble and the bubble path model; Based on the mechanism model, proposed the tube column type cyclone separator technological design technical specification and the craft step.The design basis tube column type cyclone separator mechanism model as well as the design operating mode, has completed the tube column type cyclone separator structural design, the intensity analysis, the theory examination, in the welding technological design as well as the numerical simulation of the gas-liquid two phase floe in the separator simulations, provide the certain theory basis for the engineering design and the theoretical design.【Key words】:Under balanced drilling technology ，cyclone separator, Gas-Liquid two-phase flow, separation mechanism odel ，Design柱式气液旋流分离器结构设计目录柱式气液旋流分离器设计 (1)绪论 (2)欠平衡钻井技术的发展现状和前景 (5)1、设计背景 (6)1.1 选择气液旋流分离器的意义 (6)1.2 气液旋流分离器的国内外研究现状 (7)2、方案论证 (8)2.1 旋流式气液分离方案的可行性 (8)2.2 旋流式分离器的结构及工作原理 (9)2.3 旋流式分离器的优缺点 (9)3、结构分析及设计 (10)3.1 入口设计分析 (10)3.1.1入口管分析 (10)3.1.2入口喷嘴分析 (11)3.1.3双入口分析 (11)3.2主体结构设计分析 (11)3.2.1入口位置 (11)3.2.2最佳外形比 (12)3.2.3旋流体锥度 (12)3.3 出口管设计分析 (12)4、柱式气液旋流分离器参数设计 (12)4.1 计算分离器直径 (12)4.2分离器的高度计算 (13)4.2.1确定上半部分的高度 (13)4.2.2计算入口分流区的高度 (13)4.2.3计算旋涡区的高度 (13)4.2.4气泡轴向距离计算 (14)4.3分离能力计算 (15)①径向方向上 (15)②竖直方向上 (16)4.4液面高度的确定 (17)4.4.1 气室压力p1的确定 (17)4.4.2液面高度Z2的确定 (18)4.5入口管的设计计算 (20)4.6筒体强度设计 (21)4.6.1 设计参数 (21)4.6.2 筒体厚度设计 (22)4.7法兰的校核计算 (22)4.7.1排气管法兰校核计算 (22)4.7.2排液管管法兰校核计算 (25)5、气液两相流场的数值模拟 (30)5.1 数值计算方法简介 (30)5.1.1 控制方程 (31)5.1.2湍流模型 (32)5.1.3多相流模型 (33)5.1.4 数值计算方法 (35)5.1.5 边界条件的处理 (35)5.2 计算前处理 (36)参考文献 (37)柱式气液旋流分离器结构设计1、绪论1.1欠平衡钻井技术的发展现状和前景欠平衡钻井技术就是在钻井过程中,利用自然条件和人工手段在可以控制的条件下使钻井流体的循环液柱压力低于所钻地层的孔隙压力,以实现所谓的“边喷边钻”,这种钻井工艺技术叫欠平衡钻井。
欠平衡钻井技术最初是从美国得克萨斯州发展起来的.80年代以来,由于研制成功了旋转防喷器及其它欠平衡钻井配套设备,欠平衡钻井技术得到了大规模推广应用,在实施过程中,工艺和设备又不断的完善和提高,目前已经成为一项比较成熟的技术.在加拿大,由于与普通钻井相比,欠平衡钻井有多方面的优越性,加上政府的鼓励政策,因此欠平衡钻井技术发展很快,1992年采用欠平衡钻井技术完成30口井,1993年达到120口,1994年和1995年分别完成230口和330口.我国开展欠平衡钻井的研究起步较晚,但近年来随着塔里木油田解放128井、轮古2井、轮古2-0井、轮古2-2井、轮古4井、轮古2-1C井,大港油田板深7、板深8等井采用欠平衡钻井技术取得良好的开发效果和勘探突破,引起了人们对这项技术的极大兴趣.新疆、中原、胜利等油田也取得了一定的经验.目前很多油田都把欠平衡钻井技术作为钻井、开发技术的一个方向.正在积极从装备和技术上做准备工作,争取用欠平衡钻井技术取得好的勘探和开发效果.另外一方面,国际钻井招标也越来越多地要求采用欠平衡钻井技术,也将促进我国欠平衡钻井技术的发展.在未来钻井技术发展中,欠平衡钻井技术将同水平井、分枝井、连续油管钻井等技术一样,成为一种趋势.美国能源部和Maurer工程公司共同发展的一项调查表明，到2005年，美国国内采用欠平衡钻井技术完成的钻井数量将占到总钻井数量的30%，而且比较乐观的预测则是37%。
随着信息、装备的不断完善和市场的不断推动，我国欠平衡钻井的数量也将稳步攀升。
在钻井过程中，实现对油气层的充分暴露和保护，有利于发现油七层和增加油井产量，欠平衡钻井所具有的一些优势较好地适应了这种需要。
同时欠平衡钻井与常规过平衡钻井相比，其具有的优点优点有：（1）可以减轻或消除钻井液对地层的危害；（2）良好的地层显示，有利于达到勘探目的；（3）增加了防喷能力，降低了井喷失控的风险；（4）可以大幅度地提高钻速；（5）可以降低井漏风险，节约钻井成本；（6）可以减少压差卡井风险；（7）可以钻井过程中生产油气；（8）可以对地层进行较为准确的评价。
在欠平衡钻井过程出于安全的考虑和钻井工艺的特殊要求，除了所用的地面常规地面装备像氮或压缩气供应装置、容积小且压力大的注液泵、液-气混合管汇、节流管汇、钻屑或钻井液取样器、化学剂注射泵、采油分离系统和自动燃烧气体系统等，还需要一些专业设备，主要有高压旋转分流器-防喷器系统、液流导向系统、地面分离系统、隔水管帽旋转防喷系统、实用隔水管装置、模拟软件、地面数据采集系统。
但是国内欠平衡钻井装备开发能力还很低,只有少数厂家可以生产专业装备,常规和关键设备几乎全部是依靠进口.近几年来,欠平衡钻井技术在国内得到了充分的推广,并且取得了良好的效果和显著的经济效益.然而,昂贵的欠平衡装备是制约着这项技术的障碍,欠平衡装备配套国产化是国内众多厂家关注的焦点.液气分离器是欠平衡装备配套中的一大关键设备,其作用是将井筒内循环出来的气体与液体分离,从而保持正常的钻井工作。