1.一种弯管聚结式三相旋流分离器,包括外筒(12)和内筒(5),其特征在于:所述外筒为空心的圆柱结构体,外筒(12)侧面中间部位开有孔,水相出口(9)从该孔伸出;外筒(12)上方内部连接大圆台(13),所述大圆台为锥台结构体,与外筒具有相同的轴线,大圆台(13)中心处开有气相出口(14);所述外筒的底部中央开有大孔并连接有短管;
所述内筒包括顺次连接的旋流段(6)、锥段(7)、底流段(8)和小圆台(11);所述旋流段(6)与底流段(8)为空心的圆柱结构体,锥段(7)为上下两端未封闭的空心锥台结构体,小圆台(11)为上端封闭的空心锥台结构体;小圆台(11)连接在底流段(8)的上方;小圆台(11)的侧面开有孔,用于伸出聚结弯管导流管(10);沿旋流段(6)底端的外壁切向接入双切向入口(3);在底流段(8)侧面上方连接一根水平的水相出口管(9);
所述内筒内固定有隔离体(15),隔离体(15)的主体为空心管,所述隔离体的上端沿径向延伸至底流段(8)的内壁并作一体化密封连接,使得隔离体(15)的外壁和底流段(8)的内壁之间形成第一环形空间,所述第一环形空间与小圆台(11)的内部空间不连通;所述隔离体的底端封闭,在位于底端之上的位置,开有弯管引出孔;所述隔离体的底端位于所述外筒底部中央的短管内,所述短管的内壁与所述隔离体的底端外壁之间形成第二环形空间,所述第二环形空间是油相出口(4);
所述旋流分离器还包括聚结弯管,所述聚结弯管为S形,内置在隔离体(15)内,在所述隔离体(15)内以S形向上不断延伸;所述聚结弯管的两端一体化连接有聚结弯管入口管(1)和聚结弯管导流管(10);聚结弯管入口管(1)由所述弯管引出孔引出后置于所述外筒底部中央的短管外,聚结弯管导流管(10)经由小圆台(11)侧面开孔引出后置于外筒(12)的内腔中。
2.根据权利要求1所述的弯管聚结式三相旋流分离器,其特征在于,所述聚结弯管按照如下路径构建:聚结弯管入口管(1)进入所述内筒前的长度为d1,聚结弯管入口管(1)入口直径为d3,所述聚结弯管的S形部分相对两侧圆弧面切线之间的垂直距离为d2,S形部分的弯管半径为rn、管心距为dn,直线段长度为d4,弯管个数为n;
所述聚结弯管在向上延伸过程中,d2和d3的数值保持不变,d2=d4+2rn,弯管半径rn在所述聚结弯管向上延伸的过程中成倍数增大,rn=x·rn-1,其中1<n<30,1≤x≤2,管心距dn=1/2(rn+rn+1)。
3.根据权利要求1或2所述的弯管聚结式三相旋流分离器,其特征在于:聚结弯管导流管(10)为弧线形,由I段弧线管和II段弧线管围成;
所述I段弧线管的弧线解析式为:
定义域:x∈[-r,0],y∈[0,rcosθ],z∈[-rsinθ,0]所述II段弧线管的弧线解析式为:
定义域:x∈[0,r],y∈[-rsin(λ-90°)cosθ,rcosθ],z∈[-[rsin(λ-90°)+2r]sinθ,-rsinθ]其中:
r-弧线半径,
r1-导圆角半径,
θ-I段弧面与水平面夹角,I段弧面与水平面夹角为-θ,10°≤θ≤45°;
δ-I段弧线度数,δ=90°;
λ-I段弧线度数,90°≤λ≤180°;
d3-聚结弯管入口管入口直径;
D1-外筒主直径,根据所分离介质的物性参数及入口流量确定;
D4-内筒底流段直径,D4=(0.25~0.6)D1。