管柱式气液分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclone简称GLCC)因其结构简单紧凑、操作方便等优势,在深海油气分离等场合受到越来越多的青睐。然而GLCC分离机理复杂,阻碍了其在工业上的广泛应用。本文选取水与空气为实验介质,变换不同结构尺寸的气相出口管,设计、搭建GCU(Gas Carry Under)测量装置,采用实验的方法对GLCC液相分离性能、气相分离性能与分离压降进行了研究,主要结论如下:(1)气相出口管旋入芯管后对液相分离效率基本无影响。气相出口管直径变化后对液相分离性能有一定影响。GLCC液滴携带率随准数S可以分成四个区域,即携带初始区、线性带出区、旋流过渡区和稳定带出区。利用双曲正切函数对液相分离效率进行关联,误差在1.5%以内,满足工程设计需求。(2)利用不同入口接管和气相出口管的组合结构进行实验,得到综合表征操作参数和结构参数的压降准数关联式。设计了一种喇叭状芯管结构。实验结果证明该结构达到了降压升效的设计目标。(3)设计、搭建快关阀法实验装置对下部筒体气泡带出量进行测量,建立了气相带出率预测模型。将气、液相分离效率综合考虑,对GLCC安全操作区域图进行了修正。提出了综合反映气、液相分离性能的气、液相效率操作图,对工业实践具有一定指导意义。