样本问题-垂直分离器尺寸计算

样品问题陈述

设计一种立式气液分离器，用于分离水流中夹带的燃气气泡。
水的流量= 182 m3/hr
夹带燃气流量= 32 m3/hr
分离器工作温度= 25⁰C
分离器工作压力= 0.2 barg(近大气压)
要求的分离效率是去除80%的10微米以上的气泡。
燃料气体的性质可以近似地看作乙烷的性质。

步骤1

25时水密度⁰C = 994.72 kg/m3
25时水的粘度⁰C = 0.9 cP
对于燃气特性，
乙烷的分子量= 30克/摩尔
燃料气体密度为25⁰C = 1.45 kg/m3
燃料气体粘度为25⁰C = 0.0069 cP

步骤2

气液分离可以用斯托克斯定律来模拟。其中气泡终端速度表示为:

下标L和G分别代表液相和气相。气泡直径Dp以微米为单位。因此，当Dp = 10o微米时，V_t= 6.02 × 10^－3米/秒

(需要注意的是，Stokes定律仅适用于雷诺数小于2的情况。ld乐动体育appEnggCyclopedia的垂直脱气分级计算器使用迭代程序计算雷诺数和终端速度，以确保使用正确的相关。对于更高雷诺数，其他方程控制相分离)
雷诺数计算如下:

当Re < 2时，斯托克斯定律成立。

步骤3

需要为船舶固定一个临时的H/D比。由于导管直径(D)和TL-TL高度(H)是未知的，因此有必要在两者之间以H/D的形式加一个手柄。正常情况下，这个比率是2比5。这里我们选择2.5。

步骤4

高水位(HLL)和低水位(LLL)之间的停留时间要求仍有待确定。这个停留时间应该足以使气泡从液体中分离出来。换句话说，可用的停留时间应该大于气泡要求的分离时间。对于气泡而言，逃逸所需的时间可以说是从低气压到达低气压所需的时间。
分离时间= (hl - lll)/V_t
停留时间= (hl - lll) X π X D²X 3600 / 182(住宅容积除以容积流量)
D = H/ 2.5(由H/D比计算)

分离的最低要求是停留时间应大于或等于分离时间，我们必须评估两个变量(hl - lll)和H，以满足这一要求。
这是一种迭代的方法，在船舶中不同级别之间的最小分离要求，通常在行业中遵循，建议最小的船舶高度应该在1m到1.5m之间。此外，通常在HLL和LLL之间的最小间距为300-500 mm是可取的，这在工业上是常见的做法。
因此，对于迭代，未知量(hl - lll)和H分别从1m和0.3 m开始增加，步长相等，直到停留时间大于分离时间。值得注意的是，直径也在每一个迭代步骤中增加。
所有这些迭代计算都在ld乐动体育appEnggCyclopedia的垂直脱气分级计算器结果是，
直径= 3.30米
高度= 8.25米
容器体积= 89.33 m3