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第1章 引言1

1.1 天然气发展概况1

1.2 天然气过滤分离设备的应用3

1.2.1 天然气矿场分离用过滤分离设备4

1.2.2 天然气处理厂用过滤分离设备5

1.2.3 长输管道站场用过滤分离设备6

1.2.4 城市燃气用过滤分离设备8

1.3 天然气净化过滤分离设备的分类和发展概况8

1.3.1 过滤分离设备分类8

1.3.2 过滤分离设备发展概况9

参考文献10

第2章 天然气内的多相流特性11

2.1 天然气物性11

2.1.1 气田天然气的组成11

2.1.2 天然气的主要物性参数12

2.2 气体中的颗粒粒径分布19

2.2.1 单个颗粒大小的表示方法19

2.2.2 颗粒的形状系数20

2.2.3 颗粒群的粒径分布21

2.2.4 粒径分布的函数表示26

2.3 颗粒粒径的测量方法27

2.3.1 颗粒粒径测量方法简述27

2.3.2 散射光分析法28

2.3.3 电感应法31

2.4 液体的黏度和表面张力31

2.4.1 液体的黏度32

2.4.2 液体的表面张力32

2.5 颗粒间的相互作用33

2.5.1 颗粒的流动特性33

2.5.2 颗粒在气体中的相互作用35

2.6 颗粒在流体中的运动36

2.6.1 颗粒的运动方程37

2.6.2 颗粒的受力37

2.6.3 颗粒的沉降速度与松弛时间40

2.6.4 颗粒的离心沉降41

参考文献42

第3章 天然气过滤分离设备的性能要求44

3.1 天然气中固体颗粒和液滴44

3.2 工艺气过滤分离设备性能要求45

3.2.1 固体颗粒物和液体的影响45

3.2.2 工艺气中固体颗粒物含量和液体含量相关规范和要求48

3.3 燃料气过滤分离性能要求52

3.3.1 燃料气中固体颗粒物和液体含量对燃气轮机性能的影响52

3.3.2 燃料气中固体颗粒物和液体含量的相关规范和标准55

3.4 压缩机组干气密封用过滤性能要求56

3.4.1 干气密封气中固体颗粒和液滴对性能的影响56

3.4.2 干气密封气过滤性能要求60

参考文献62

第4章 过滤分离设备性能测定和评价方法64

4.1 过滤分离设备的主要性能指标64

4.1.1 压降64

4.1.2 总分离效率64

4.1.3 分级效率66

4.1.4 累积效率67

4.2 过滤分离元件测试方法67

4.2.1 旋风分离元件性能测定和评价方法67

4.2.2 过滤分离元件性能测定和评价方法69

4.2.3 过滤分离效率不确定度评定70

4.3 采样测试技术71

4.3.1 采样点和采样位置72

4.3.2 等速采样方法75

4.3.3 等速采样误差79

4.3.4 离线采样颗粒样品收集79

4.4 高压天然气管道内粉尘检测技术80

4.4.1 测量仪表要求80

4.4.2 高压采样用采样嘴设计80

4.4.3 高压离线检测方法81

4.4.4 高压减压在线检测方法81

4.4.5 高压直接在线检测方法82

4.5 高压天然气过滤分离设备性能检测与评价84

4.5.1 高压下过滤分离设备性能检测84

4.5.2 高压下多管旋风分离器性能评价84

4.6 天然气内颗粒物组分分析87

4.6.1 物质组分分析方法88

4.6.2 组分分析方法的应用89

参考文献93

第5章 重力分离器96

5.1 重力分离器的结构型式96

5.2 重力分离器的内部组件及设计98

5.2.1 入口分流器98

5.2.2 防涡器99

5.2.3 重力分离的设计计算100

5.3 捕雾器103

5.3.1 丝网式捕雾器104

5.3.2 叶片式分离器105

参考文献108

第6章 旋风分离器气固分离性能109

6.1 天然气用旋风分离器的结构型式109

6.1.1 单台切向旋风分离器109

6.1.2 多管旋风分离器结构型式110

6.2 旋风管的结构和特点112

6.2.1 轴流式旋风管112

6.2.2 单切向、双切向和双蜗壳式旋风管115

6.3 旋风管内的气固流动117

6.3.1 切向旋风管的气固两相流动117

6.3.2 轴向旋风管的气固两相流动130

6.4 旋风管的分离性能和模型134

6.4.1 常用分离性能模型134

6.4.2 天然气用分离性能测定与模型142

6.5 旋风管的设计方法157

6.5.1 切向旋风管的设计方法157

6.5.2 轴向旋风管的设计方法159

6.6 多管旋风分离器的设计160

6.6.1 旋风管排列方式160

6.6.2 多管旋风分离器的分离性能162

6.6.3 多管旋风分离器的设计171

6.6.4 材料172

6.7 多管旋风分离器的操作和运行172

6.7.1 多管旋风分离器的操作和优化运行172

6.7.2 多管旋风分离器的运行过程中存在的问题174

参考文献177

第7章 旋风分离器气液分离性能180

7.1 旋风分离器的结构型式及应用场合180

7.1.1 应用场合180

7.1.2 气液旋风分离器分离原理180

7.1.3 气液旋风分离器的结构型式181

7.2 气液分离元件及其性能186

7.2.1 直流式旋风管186

7.2.2 气固分离用旋风管的气液分离性能192

7.3 直流式多管旋风分离器195

7.3.1 直流式多管旋风分离器分离理论196

7.3.2 小尺寸高压下直流式多管旋风分离器分离性能197

7.3.3 大尺寸高压下直流式多管旋风分离器分离性能201

参考文献202

第8章 过滤分离器204

8.1 过滤分离器的结构型式和主要性能参数204

8.1.1 结构型式204

8.1.2 过滤分离原理206

8.1.3 主要性能参数207

8.2 过滤分离性能计算模型208

8.2.1 纤维材料的过滤机理208

8.2.2 纤维滤材流场分析及阻力计算模型210

8.2.3 单根纤维捕集体的效率模型220

8.2.4 纤维滤材的过滤效率230

8.3 纤维过滤材料231

8.3.1 纤维滤材的结构表征和主要过滤性能参数231

8.3.2 天然气净化用常用过滤材料237

8.4 过滤元件的性能测试方法241

8.4.1 过滤元件的主要性能参数241

8.4.2 过滤元件性能测试方法244

8.4.3 实际过滤过程特征250

8.4.4 过滤性能影响因素分析255

8.5 天然气滤芯的性能测定与分析262

8.5.1 滤芯结构和组成262

8.5.2 滤芯性能测定装置及方法263

8.5.3 滤芯性能测试结果分析266

8.6 过滤分离器设计及工程应用274

8.6.1 过滤分离器设计274

8.6.2 过滤分离器关键部件275

8.6.3 实际滤芯结构特点及规格276

8.6.4 过滤分离器选型277

参考文献278

第9章 气液聚结过滤器283

9.1 聚结过滤器的结构和主要性能参数283

9.1.1 聚结过滤器的结构型式283

9.1.2 聚结过滤原理284

9.1.3 主要性能参数284

9.2 聚结过滤材料及表面改性285

9.2.1 聚结滤芯材料特性286

9.2.2 纤维过滤材料的表面特性287

9.2.3 表面处理和改性288

9.3 聚结过滤材料性能测试方法290

9.3.1 滤材常用测定方法290

9.3.2 聚结过滤材料性能测定装置291

9.3.3 滤材参数及液滴物性对聚结过滤性能的影响293

9.4 聚结滤芯的过滤性能测试装置及方法301

9.4.1 聚结滤芯的结构301

9.4.2 聚结滤芯的性能检测标准303

9.4.3 国外常用聚结滤芯的性能检测装置与方法305

9.4.4 全尺寸聚结滤芯的性能检测装置与方法308

9.5 聚结过滤动态特性及其影响因素309

95.1 聚结过程309

9.5.2 主要操作参数对聚结过滤性能的影响315

9.6 聚结过滤材料的性能计算模型318

9.6.1 聚结过滤材料的压降计算模型318

9.6.2 聚结过滤材料的效率计算模型320

9.7 聚结滤芯的气液过滤性能特性及其影响因素325

9.7.1 聚结滤芯的过滤性能325

9.7.2 滤芯结构参数对过滤性能的影响332

9.7.3 滤芯过滤性能沿长度方向不均匀特性的分析338

9.7.4 滤芯材料对过滤性能的影响345

参考文献353

第10章 其他过滤分离技术简介357

10.1 常规低温分离技术357

10.1.1 工艺介绍357

10.1.2 应用场合358

10.2 超声速旋流分离技术362

10.2.1 超声速旋流分离装置的结构与工作原理362

10.2.2 应用场合364

10.2.3 技术进展365

10.3 涡流管分离技术369

10.3.1 涡流管的结构与工作原理369

10.3.2 应用场合370

10.3.3 技术进展372

参考文献374