天然气除水除尘旋风式气液分离器是一种利用离心力实现气液分离的设备，其核心工作原理基于流体动力学和颗粒动力学的协同作用。当含液气体以15-30m/s的速度沿切线方向进入分离器时，气流被迫从直线运动转为圆周运动，形成外旋涡(向下旋转)和内旋涡(向上旋转)的双旋流结构。
分离过程主要分为三个阶段：
离心分离阶段：颗粒在旋转气流中受到的离心力可达重力的500-2500倍，使液滴迅速脱离气流核心
重力沉降阶段：被甩向外壁的液滴在气流摩擦力和自身重力作用下沿锥体壁面滑落
二次分离阶段：部分未被捕集的细液滴随内旋涡上升时会被再次捕集
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