Способ снижения гидродинамического сопротивления потока жидкости

 

Изобретение относится к гидродинамике межфазных сред и может быть использовано для снижения энергетических затрат при перекачке, циркуляции и сбросе жидкостей и суспензий, а также при перемещении тел в жидкой среде. Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет увеличения времени действия добавки. Для этого в жидкий поток вводят торф или сапропель в количестве 0,01-8% от массы жидкости в пересчете на сухое вещество. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 17 0 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4611791/05 (22) 01.12.88 (46) 23.11.91. Бюл. М 43 (71) Институт торфа АН БССР (72) И,И.Лиштван, Ю. А. Бухман, И,В. Косаревич и А.Ц.Матевося н (53) 532.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 761782, кл. F 17 0 1/16, 1980. (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОТОКА

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к гидродинамике многофазных сред и может быть использовано для снижения энергетических затрат при перекачке, циркуляции и сбросе жидкостей и суспензий, а также при перемешивании тел в жидкой среде.

Целью изобретения является повышение эффективности способа снижения гидродинамичес кого соп роти влен ия потока жидкости путем продления срока его действия.

Торф представляет собой природное образование. Это многокомпонентные полуколлоидные высокомолекулярные системы, имеющие в своем составе различные органические соединения, Сухое вещество торфа состоит из продуктов распада растений торфообраэователей, их остатков и минеральных включений. Разложение растительного материала происходит в результате химических превращений в жизнедеятельности микроорганизмов.

Источниками накопления минеральных соединений являются биогенная, водная и воздушная миграция неорганических

„„SU 1693315 А1 (57) Изобретение относится к гидродинамике межфазных сред и может быть использовано для снижения энергетических затрат при перекачке, циркуляции и сбросе жидкостей и суспензий, а также при перемещении тел в жидкой среде. Цель изобретения— повышение эффективности способа за счет увеличения времени действия добавки. Для этого в жидкий поток вводят торф или сапропель в количестве 0,01 — 8 от массы жидкости в пересчете на сухое вещество. 2 табл. компонентов. Они в основном представлены минералами или входят в состав органоминеральных образований. Зольность для низинных видов торфов, как правило, колеблется в пределах 6 — 187,, переходных 4 — 67 „ верховых 2 — 4 . Их органическая масса делится на следующие группы веществ: водорастворимые, гуминовые, легкогидролизуемые, трудногидролизуе- С мые, негидролизуемый остаток и битумы. О

Количественное отношение групп веществ { ) меняется в зависимости от ботанического () вида и условий образования. .-й

Влажность торфа колеблется в преде- у лах 88,9-93,2 ; рН 2,6 — 7,4; теплота сгорания 5560 — 5240 ккал/кг;. объемная масса

1,04 — 1,11 г/см, Наряду с традиционным энергетическим использованием торф находит широкое применение как сырье для производства подстилочных,. изоляционных и других материалов, лечебных грязей, торфяных удобрений и для химической переработки.

Сап ропели представляют собой донные отложения пресноводных озер, содержа1693315

1R

20

45

55 щие не менее 15 органического вещества, а также неорганические компоненты биогенного и привносного характера.

Органическое вещество продуцируется внутри водоема (микрофлора и микрофауна, высшие водоросли) и пополняется иэ зоны водосбора в виде растворенных соединений, органоминеральных компонентов и отдельных частиц. Формирование сапропелевых отложений происходит при недостатке или полном отсутствии кислорода, что ведет к образованию органического вещества, обогащенного водородом. Сапропели подразделяются на четыре типа: органический, крем неземистый, карбонатный, смешанный. Для органических сапропелей верхний предел зольности принят. равным 30, для трех остальных

85 . В минеральной части кремнеземистых и карбонатных сапропелей содержится более 30 (на сухое вещество) SiOz и СаСОз соответственно, а сапропели смешанные включают названные компоненты в количествах не менее 30, кроме того содержат

Ее Оз.

Сапропели имеют пастообразную консистенцию, их влажность составляет 60—

97, объемная масса 1;1 — 1,17 г/см, плотность сухого вещества сапропеля 1,59—

2,00 г/смз, рН 6,0 — 7,7. Минеральные компоненты сап ропелей представлены в основном в виде тонкодисперсных окислов, стабилизированных органическими компонентами сапропелей, в том числе и водорастворимыми. Групповой состав органического вещества приведен в табл. 1.

Сапропели используются как удобрения для приготовления лечебных грязей, кормовых добавок и в качестве связующего при производстве строительных материалов.

Пример. В воду вводят органический сапропель из расчета его концентрации 1 в жидкости на сухое вещество. Полученная система перемешивается до однородного распределения добавки по всему объему.

Определение снижения гидродинамического сопротивления потока жидкости проводится на установке ротационного типа для реодинамических исследований. При проведении экспериментов устанавливают зависим ость коэффициента гидродинамических потерь от числа Тейлора Та, которое представляет собой аналог чисел Рейнольда при куэттовском течении(в данном случае вращательное движение жидкости в зазоре между цилиндрами реодинамической установки).

Число Тейлора и коэффициент гидродинамических потерь определяли по форму-. лам:

Л= — 2М вЂ” ЬМ л!рУR I жр4л R u R n р) где а и Ь вЂ” постоянные прибора; и — число оборотов;

Ч вЂ” окружная скорость;

R — радиус:

1 — длина внутреннего цилиндра; д — величина зазора между внутренним и внешним цилиндрами; р плотность; и — эффективная вязкость (при переходе на турбулентный режим);

М вЂ” крутящий момент.

Величина снижения гидродинамического сопротивления при 1 -ной концентрации органического сапропеля в воде составляет 68 (табл. 2) по сравнению с ньютоновской жидкостью при числах Тейлора 200 — 600. Причем эффект снижения гидродинамического сопротивления сохраняется после 10-часового перемешивания жидкости лопастей мешалкой со скоростью 3000 об/мин.

Наряду со снижением гидродинамического сопротивления потока жидкости при реализации технического решения наблюдается затягивание ламинарного режима течения, т,е. переход на турбулентный режим течения имеет место для ньютоновских жидкостей при критических значениях числа Тейлора Та р-30, тогда как Такр для жид-. костей с добавкой сапропеля и торфа составляет около 230, Затяжка ламинарного режима также ведет к экономии энергии на перекачку потока жидкости, поскольку энергия не расходуется на его турбулизацию..Формула изобретения

Способ снижения гидродинамического сопротивления потока жидкости на водной основе путем введения добавки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, в качестве добавки используют торф или сапропель в количестве 0,01-8 на сухое вещество от массы жидкости.

1693315

Таблица 1

Таблица2

Высокомолекулярная доба вка

Коэффициент снижения гидродинамическмх потерь через 5 нмн через 1О ч

Концентрация добавки, 2

Кидкость после введения

Сапропель: ка рбона т ный органический органическим органический органический органический кремнеэемистый

Торфосanропель

Карбонатный сапропель

Торф: осоковый низинный гмпновый переходный гмпновый переходнь4й

Сапропель: органический органический органический органический органический

Без добавок

Полиоксизтнлен (известная)

Без добавок

0,060(9)

0,033(50)

0,025(62)

О, 021 (68)

0,026(61)

0,025(62)

0,022(67)

0,026(61)

0,025 (62) 9

62

68

61

62

67

61

0,007

0i01

0,1

1,О

2,0

1,5

3 0

4,0

5>0

Вода

ll

Il

ll

28-ный раствор СаС1э

52-ная суспензия гтыны

102-ный раствор НаС1

58-ный раствор КС1

Вода

62

6$

61

62

67

61

67

67

0,023(65)

0,022(67)

0,022(67) 6,0

8 ° О

9 ° О

0,32-ный раствор NCOH

Вода.52-ная суспензия мела

52-ная суспензия глины, 28-ный раствор НаЗОь

1Фный раствор КзСОэ

0,5-ный раствор

58-ная суспензия глины

1,0

1,0

1;О

1,О

1,О

1,0

67

63

64

59

67

67

63

64

59

67

0,022(67)

0,024(63)

0,025(62)

0,027(59)

0,022(67)

0,058(12) О ° 020(70)

0,066

0 ° 01

Вода

Раствор глицерина т

П p H H C V & H H a Среднее значение коэффициента nидродинанических потерь -Я 1 относительное ль 1ПО СРавнению с ньютоновской жидкостью - рвстворон глицерина). Вначемия j3I определяют в диапазоне чисел Тейлора 200-600.

Составитель С. Белоусов

Редактор Н. Бобкова Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 4064 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5