3.3.1.1. Công suất bình tách
Công suất bình tách phụ thuộc vào các yếu tố:
Kích thước của bình tách.
Hình dáng và các thiết bị bên trong bình tách.
Số giai đoạn tách.
Nhiệt độ và áp suất trong bình.
Tính chất lý, hoá của dầu.
Tỷ số dầu/ khí trong chất lưu.
Kích thước và phân bố các phần tử chất lỏng trong khí ở cửa vào của bình.
Mức chất lỏng được duy trì trong bình tách.
Hàm lượng tạp chất có trong dầu.
Khuynh hướng tạo bọt của dầu.
Trong các yếu tố trên thì 2 yếu tố: tính chất lý, hoá của dầu và kích thước, phân bố các phần tử chất lỏng trong khí ở cửa vào của bình tách là rất cần thiết cho việc xác định chính xác kích thước của bình tách để cho hiệu suất cao nhất nhưng cũng rất khó xác định đầy đủ và chính xác. Trong bình tách đứng, những phần tử chất lỏng tách khỏi khí, rơi xuống sẽ gặp sự cản trở của khí bay lên. Trong bình tách ngang các phần tử lỏng bay ngang qua bình như quỹ đạo của viên đạn bắn từ lòng súng. Qua đó cho thấy bình tách ngang sẽ tách được một lượng chất lỏng lớn hơn so với bình tách đứng với cùng một kích thước. Điều này đúng khi mức chất lỏng trong bình tách phải duy trì ở một mức thích hợp để tránh hiện tượng khí mang theo dầu khi mức chất lỏng trong bình quá cao.
Vận tốc khí lớn nhất trong bình tách cho phép sự tách sương khỏi khí, được tính theo công thức Stock:
g .( l g)0,5 g v F ρ ρ ρ ∞ − = (3.1) Trong đó: vg: là vận tốc khí lớn nhất cho phép.
F∞: là hệ số kể đến hình dáng và điều kiện làm việc của bình tách. Với bình tách đứng F∞ = 0,05 - 0,167.
ρl: là khối lượng riêng của dầu, kg/m3. ρg: là khối lượng riêng của khí, kg/m3.
Giá trị của F∞ trong công thức (3.1) là một biến độc lập thực nghiệm. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị của F∞:
Tỷ số chiều dài trên đường kính L/D. Kiểu dáng các chi tiết bên trong. Độ sâu mức chất lỏng.
Khuynh hướng tạo bọt của dầu.
Sự chuyển động ổn định của dòng khí. Tỷ lệ pha khí trên pha lỏng.
Sự hiện diện của các chất liệu khác.
Trong đó yếu tố L/D ảnh hưởng tới F∞ nhiều nhất. Việc sử dụng ống nắn dòng, tấm chắn làm lệch dòng và các thiết bị đặc biệt ở cửa vào sẽ làm tăng giá trị của F∞ và công suất của bình tách.
Vận tốc khí lớn nhất cho phép vg của công thức (3.1) là vận tốc khí lớn nhất có thể chảy trong bình tách và vẫn đạt được chất lượng tách như mong muốn.
Giá trị của F∞ tỷ lệ thuận với tỷ số L/D của bình. Trong bình tách đứng, cửa vào được đặt ở khoảng 1/3 chiều dài bình tính từ mồi hàn trên đỉnh xuống, khí chảy từ đầu vào qua bình tới đường xả khí phía trên bình. Dầu chảy từ cửa vào xuống đáy bình. Vì vậy không phải thể tích dầu hay khí có thể xác định được chính xác kích thước của bình theo yêu cầu. Với bình tách ngang, nếu thể tích khí xác định được kích thước của bình thì tỷ số L/D lấy từ 2 - 6.
Công thức tính công suất của bình tách được tính như sau : 3600. .
n g g
Q = v ρ (3.2)
Trong đó :
vg : là vận tốc khí lớn nhất cho phép, m/s. ρg : là khối lượng riêng của khí, kg/m3. Qn: là công suất của bình, kg.giờ/m2.
3.3.1.2. Tính đường kính của bình tách
Khối lượng lưu lượng : ( p. ). .n g l m K P Q ρ ρ = Γ − (3.3) Trong đó:
m: là lưu lượng khối lượng, kg/giờ.
P : là áp suất làm việc của bình tách, at.
ρl, ρg : lần lượt là khối lượng riêng của dầu và khí, kg/m3. Γ : là tỷ lệ khí trong hỗn hợp, (Γ = 170,5).
Đường kình của bình tách được tính theo công thức : 0,5 0,25 ( ) . 0,0188. (( l g). )g m F F d ρ ρ ρ∞ = − (3.4) Trong đó : d : là đường kính của bình tách,mm.
F : là hệ số trong bình tách, được tính theo bảng dưới đây. Bảng 3.1. Hệ số F của bình tách. h/d F h/d F 0,00 1,000 0,30 0,748 0,05 0,981 0,35 0,688 0,10 0,948 0,40 0,626 0,15 0,906 0,45 0,564 0,20 0,858 0,50 0,500 0,25 0,804 0,55 0,436