本研究针对高压天然气集输用旋风分离器操作压力高、含尘浓度低和含液等特点，采用Welas气溶胶粒径谱仪在线检测的方法系统测量了极低入口颗粒浓度时单管和多管旋风分离器的气固分离效率和分级效率，分析了影响单管旋风分离器分离效率和分级效率的因素、单管旋风分离器组成多管旋风分离器后分离效率和分级效率的变化关系，建立了极低浓度下单管旋风分离器分离效率和切割粒径的计算公式；探索了含液量低时旋风分离器气液分离性能测量方法，并初步分析了入口气速和入口液体浓度对气液分离效率的影响；利用理论分析、实验测量和数值模拟的方法建立了高压下多管旋风分离器的压降计算公式。 在极低浓度下，单管旋风分离器分离效率和分级效率都随着入口颗粒浓度的增大而增加。即使在很低入口颗粒浓度时(比如5 mg/m3)，分离器的分离效率一般也能达到50％以上，10μm以上的颗粒都基本上能被除尽。颗粒的团聚是除离心力的影响外引起分离效率随入口颗粒浓度变化的另一个重要的因素，颗粒的团聚主要发生在进入旋风分离器之前的入口管道和旋风分离器内部分离过程。如果知道某一工况下旋风分离器的分离效率，新建立的分离效率计算模型能较好地预测不同入口颗粒浓度和入口气速下的分离效率。新建立的切割粒径计算公式能较好地反映出不同入口颗粒浓度和入口气速下旋风分离器切割粒径的变化规律。 滤膜过滤法和Welas在线测量法都能较为准确地测量旋风分离器气液分离效率。当入口气速不变时，随着入口液体浓度的增加，旋风分离器的气液分离效率增的，这是因为入口液体浓度越大，液体碰撞的几率就越大，因此小液滴团聚成大液滴并最后聚结到分离器器壁的可能性就越大，从而使得旋风分离器的气液分离效率提高。入口液体浓度相同时，旋风分离器的气液分离效率随着入口气速的增加而增大。与旋风分离器气固分离相比，旋风分离器的气液分离具有分离性能高，出口粒径细等特点。 多管旋风分离器的分离效率和分级效率也随着入口气速和入口颗粒浓度的增加而增大。和单管旋风分离器相比，在相同实验条件下，多管旋风分离器分离效率和分级效率都下降，这是由多管旋风分离器的结构引起的，在进气室流量不能均匀分布到每个单管旋风分离器，从而使得多管旋风分离器的分离效率下降。多管旋风分离器在进气管的流量分布、沉积在进气室下隔板上杂质的排放、灰斗空间各个旋风子的漏气和窜气、以及灰斗粉尘的排放等方面存在问题，本研究提出了具体的改进方案。建立了轴向进口和切向进口单管旋风分离器的压降计算模型，并分别用三种不同入口型式的单管旋风分离器压降的实验测量值与模型计算值进行了比较，证明压降计算值与实验测量值吻合较好。利用数值模拟的方法分析了压力对单管旋风分离器内部流场的影响，发现气体压力对流场的影响反映在气体密度对流场的影响上，旋风分离器的切向速度随压力的增加而增加，当压力增加到一定值，旋风分离器的切向速度变化很小；另外，随着压力的增加，旋风分离器的轴向速度几乎没有变化。在研究单管旋风分离器的压降计算模型、压力对旋风分离器流场的影响和常压下多管旋风分离器研究计算模型的基础上，建立了高压下多管旋风分离器的压降计算公式，给出了压力和温度与压降之间的关系。实验测定证明，高压下多管旋风分离器的压降计算模型能较好地预测不同操作条件下、不同结构的多管旋风分离器的压降值。