Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе



Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе
Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе

Владельцы патента RU 2715124:

Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина (RU)

Устройство относится к трубопроводному транспорту. Устройство включает раструб, расположенный на выходе из насоса, с расширением от насоса с углом не более α ≤ 20°, переходящим в часть трубопровода с внутренним диаметром, обеспечивающим ламинарный поток жидкости. При снижении гидростатического давления по длине части трубопровода в 2 и более раз внутренний диаметр сужают раструбом с углом не более 20° до средних значений для аналогичных трубопроводов. Причем средство для закручивания потока жидкости устанавливают изнутри сужающегося раструба и в местах с наибольшими потерями напора. Технический результат - снижение потерь напора жидкости в трубопроводе. 1 ил.

 

Предложение относится к трубопроводному транспорту, а именно к устройствам, снижающим потери напора воздействием на динамические характеристики потока жидкости и на пограничный слой.

Известно устройство для снижения потерь напора при перемещении жидкости или газа по трубопроводу (патент на ПМ RU №25919, МПК F15D 1/10, опубл. 27.10.2002 в Бюл. №30), содержащее генератор ультразвуковой частоты, кабелем связанный с преобразователем ультразвуковой частоты, причем оно снабжено монолитным наконечником, для съемной установки на трубопроводе, цилиндрическая часть которого предназначена для размещения внутри трубопровода, а коническая связана с преобразователем ультразвуковой частоты при помощи герметичного разъемного соединения.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и обслуживания, связанные с необходимостью точного изготовления устройства и его настройки для генерации соответствующей потоку и свойствам жидкости ультразвуковой частоты, и необходимость постоянного подвода электрической энергии к генератору.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (патент RU №2285198, МПК F17D 1/20, F15D 1/06, опубл. 10.10.2006 в Бюл. № 28), включающее средство для закручивания потока жидкости, причем средство для закручивания выполнено из проволоки в виде цилиндрической пружины с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, и шагом витка, определяемым по формуле

где λ - шаг витка, м;

ν- скорость движения жидкости, м/с;

D - внутренний диаметр трубопровода, м;

g=9,81 - ускорение свободного падения, м/с2.

Недостатками данного устройства являются узкая область применения из-за возможности использования только в устоявшемся потоке и невозможности использования для успокоения потока на выходи из насоса и большие материальные затраты, связанные с необходимостью наличия средства закручивания потока по всей длине трубопровода.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание простой и экономичной конструкции устройства для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе, позволяющей снижать потери напора в том числе на выходе из насоса и в интервалах повышенной потери напора.

Техническая задача решается устройством для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе, включающим средство для закручивания потока жидкости.

Новым является то, что на выходе из насоса расположен раструб с расширением от него с углом не более 20°, переходящим в часть трубопровода с внутренним диаметром, обеспечивающим ламинарный поток жидкости, при снижении гидростатического давления по длине части трубопровода в 2 и более раз, внутренний диаметр сужают раструбом с углом не более 20° до средних значений для аналогичных трубопроводов, причем средство для закручивания потока жидкости устанавливают изнутри сужающегося раструба и в интервалах трубопровода с наибольшими потерями напора.

На чертеже изображено устройство с частичным продольным осевым разрезом.

Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе 1 включает раструб 2, расположенный на выходе 3 из насоса (не показан), с расширением от выходы 3 насоса с углом не более α ≤ 20° (для снижения потерь напора при изменении диаметра), переходящим в часть 4 трубопровода 1 с внутренним диаметром D, обеспечивающим ламинарный поток жидкости. При снижении гидростатического давления по длине L части 4 трубопровода 1 в два и более раз, внутренний диаметр D сужают раструбом 5 с углом не более 20° α ≤ 20° (для снижения потерь напора при изменении диаметра) до средних значений d для аналогичных трубопроводов 1. Причем средство для закручивания потока 6 и 6’ жидкости устанавливают изнутри сужающегося раструба 5 и в интервалах 7 трубопровода 1 с наибольшими потерями напора.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность устройства, на чертеже не показаны или показаны условно.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально определяют внутренний диаметр D части 4 трубопровода 1 из формулы:

[1]

где Re - число Рейнольдса;

ρ - плотность жидкости, кг/м3;

ν - скорость потока жидкости, м/с;

D - внутренний диаметр трубопровода, м;

η - динамическая вязкость, Па⋅с.

С учетом того, что скорость потока трубопровода рассчитывается по формуле:

[2]

где Q - производительность насоса, м3/с;

π≈3,14;

D - внутренний диаметр трубопровода, м.

Для гарантированного ламинарного потока числе Рейнольдса не должно превышать для трубопроводов 2000 (Re≤2000).

Получаем из уравнений [1] и [2]следующую формулу для определения диаметра:

, [3]

где D - внутренний диаметр трубопровода, м;

ρ - плотность жидкости, кг/м3;

Q - производительность насоса, м3/с;

π≈3,14;

η - динамическая вязкость, Па⋅с.

Выбирают трубы для части 4 с внутренним диаметром не менее расчетного диаметра D.

Потери гидростатического давления по длине L части 4 трубопровода 1 определяют по формуле:

[4]

где λ - коэффициент гидравлического сопротивления (для трубопроводов λ=64/Re, где Re - число Рейнольдса по формуле[1]);

L - длина части 4 трубопровода 1, м;

v - скорость потока жидкости, м/с (см. формулу [2]);

D - внутренний диаметр трубопровода, м;

g - ускорение свободного падения, g ≈ 9,81 м2/с.

С учетом того, что потери гидростатического давления должны быть более половины начального давления (Δh≥H/2, где Н - начальный напор, определенный на выходе 3 насоса, м), получаем из формулы [4] формулу:

[5]

Собирают часть 4 трубопровода 1 с внутренним диаметром не менее расчетного диаметра D и длиной не менее L. К узкому концу раструба 2 приваривают, например, фланец 8, для герметичного соединения с фланцем 9 выхода 3 насоса, а к широкому насосу соосно герметично присоединяют собранную часть 4 трубопровода 1. Внутрь сужающегося раструба 5 устанавливают средство для закручивания потока жидкости 6 (патент Австрии №134543, патент RU №2285198 или т.п. - авторы на это не претендуют) для уменьшения потерь напора при переходе. Расширенный конец раструба 5 герметично соединяют с частью 4 трубопровода 1, а другой конец - с трубопроводом 1 с внутренним диаметром d, который применяется для типовых трубопроводов, работающих в подобных условиях (авторы на это не претендуют). После сборки трубопровода 1 и присоединения его к выходу 3 насоса. Через трубопровод 1 испытывают под давлением в тестовом режиме, измеряя падения давления на разных участках трубопровода 1. Выбирают интервалы 7 трубопровода 1 с максимальным перепадаем давлений между концами интервала 7, после чего эти интервалы 7 заменяют аналогичными по длине трубами с внутренним диаметром d, оборудованными соответствующими средствами для закручивания потока жидкости 6'.

Благодаря применению подобного устройства нагрузка на выходе насоса снизилась на выходе насоса и, как следствие, снизились нагрузки на подвижные элементы насоса, а межремонтный период благодаря этому в среднем для насосов вырос на 35%. При этом при прокачке через трубопровод 1 жидкости затраты энергии снизились на 7-9 %.

Предлагаемое устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе просто и надежно, так как нет сложных и движущихся деталей, при этом снижать потери напора в том числе на выходе из насоса и в интервалах повышенной потери напора.

Устройство для снижения потерь напора жидкости в трубопроводе, включающее средство для закручивания потока жидкости, отличающееся тем, что на выходе из насоса расположен раструб с расширением от него с углом не более 20°, переходящим в часть трубопровода с внутренним диаметром, обеспечивающим ламинарный поток жидкости, при снижении гидростатического давления по длине части трубопровода в 2 и более раз внутренний диаметр сужают раструбом с углом не более 20° до средних значений для аналогичных трубопроводов, причем средство для закручивания потока жидкости устанавливают изнутри сужающегося раструба и в интервалы трубопровода с наибольшими потерями напора.



 

Похожие патенты:

Устройство предназначено для гидротранспортировки нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в нефтехимической промышленности. Устройство содержит спиральные витковые элементы, при этом по ходу движения жидкости витки выполнены в виде элементов с постепенно уменьшающейся площадью поперечного сечения и при одновременном увеличении шага витков в 2 раза через каждые 0,5 оборота, каждый спиральный элемент содержит 1,25…1,5 оборота при начальной длине шага для половины оборота, равной 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода в зависимости от физико-химических свойств транспортируемой жидкости, витки в поперечном сечении выполнены в виде сочетания вогнутой и выпуклой поверхностей второго порядка с границей раздела между ними по ребру витков, обращенному к оси трубопровода, площадь поперечного сечения каждого витка составляет от 1/4 до 1/8 от площади круга, который описывается по крайним точкам наибольшей дуги поперечного сечения витка, витки выполнены с двухспиральным диаметрально противоположным расположением начальных заходов, через 1,25…1,5 оборота спиральные витки переходит в гладкую внутреннюю поверхность с длиной этого участка 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для регулирования мультифазного потока в скважинах, содержащего газ, жидкость и твердые частицы. Устройство содержит цилиндрический корпус, внутри которого вдоль его оси закреплен спиралевидный элемент в виде геликоида с количеством и шагом витков и оптимальным газодинамическим профилем, обеспечивающими заданный перепад давления и соответствующие гидравлические характеристики устройства.

Изобретение относится к аэрогидромеханике. Способ отсасывания пограничного слоя и сплошной среды достигается за счет нанесения на обтекаемые поверхности рельефа углублений, скаты и вогнутое гладкое дно которых имеют криволинейные поверхности вращения, образующей линией которых является эвольвента линий тока центростремительных квазипотенциальных смерчеобразных струй, описываемых точными решениями уравнений Навье-Стокса и неразрывности.

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности турбулентности в течениях с вращением вплоть до полного ее устранения и может использоваться в технологиях обработки жидких металлов и расплавов, например при центробежном литье металлов и сплавов, а также выращивании монокристаллов из жидких расплавов и растворов.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту углеводородных жидкостей и может быть использовано для увеличения пропускной способности магистрального трубопровода за счет снижения гидравлического сопротивления в нем посредством введения в поток транспортируемой углеводородной жидкости, например нефти или деэтанизированного конденсата противотурбулентной присадки (далее - ПТП).

Изобретение относится к аэродинамике летательных аппаратов сверхзвуковых и околозвуковых скоростей. Способ торможения сверхзвукового потока заключается в создании скачков уплотнения, движущихся относительно обтекаемой поверхности в направлении течения, со значениями скоростей меньшими разницы значений скоростей потока и скоростью звука перед скачками уплотнения.
Изобретение относится к противотурбулентной присадке, содержащей высокомолекулярный полиизобутилен, при этом он представляет собой раствор высокомолекулярного полиизобутилена в смеси органических растворителей, с добавкой индустриального масла и 1,2-эпоксипропана, при следующем соотношении компонентов, масс.%: высокомолекулярный полиизобутилен 2,0-7,0; нефрас 15-30; уайт-спирит 45-62,5; индустриальное масло 15-20; 1,2-эпоксипропан 0,25-0,75.

Изобретение относится к океанографической технике, а именно - к морским измерительным системам. Измерительная система для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря содержит стационарную платформу и зафиксированный на заданном горизонте в приповерхностном слое моря приборный контейнер с датчиками, которые подключены к измерительной аппаратуре.

Способ и система предназначены для оптимизации операций изоляции диоксида углерода и направлены на управление рабочими параметрами наземной установки для сжатия диоксида углерода (CO2) или трубопровода для поддержания потока CO2 в жидком или сверхкритическом состоянии при транспортировке к месту изоляции.

Изобретение относится к устройствам для нагнетания текучей среды. Нагнетательный насос с диэлектрическим барьером для ускорения потока текучей среды содержит первый диэлектрический слой, в который встроен первый электрод, и второй диэлектрический слой, в который встроен второй электрод.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, а именно, для интенсификации процесса теплопередачи и снижения скорости образования накипи в теплообменниках ГТУ.

Устройство предназначено для гидротранспортировки нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в нефтехимической промышленности. Устройство содержит спиральные витковые элементы, при этом по ходу движения жидкости витки выполнены в виде элементов с постепенно уменьшающейся площадью поперечного сечения и при одновременном увеличении шага витков в 2 раза через каждые 0,5 оборота, каждый спиральный элемент содержит 1,25…1,5 оборота при начальной длине шага для половины оборота, равной 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода в зависимости от физико-химических свойств транспортируемой жидкости, витки в поперечном сечении выполнены в виде сочетания вогнутой и выпуклой поверхностей второго порядка с границей раздела между ними по ребру витков, обращенному к оси трубопровода, площадь поперечного сечения каждого витка составляет от 1/4 до 1/8 от площади круга, который описывается по крайним точкам наибольшей дуги поперечного сечения витка, витки выполнены с двухспиральным диаметрально противоположным расположением начальных заходов, через 1,25…1,5 оборота спиральные витки переходит в гладкую внутреннюю поверхность с длиной этого участка 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода.

Устройство предназначено для гидротранспортировки нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в нефтехимической промышленности. Устройство содержит спиральные витковые элементы, при этом по ходу движения жидкости витки выполнены в виде элементов с постепенно уменьшающейся площадью поперечного сечения и при одновременном увеличении шага витков в 2 раза через каждые 0,5 оборота, каждый спиральный элемент содержит 1,25…1,5 оборота при начальной длине шага для половины оборота, равной 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода в зависимости от физико-химических свойств транспортируемой жидкости, витки в поперечном сечении выполнены в виде сочетания вогнутой и выпуклой поверхностей второго порядка с границей раздела между ними по ребру витков, обращенному к оси трубопровода, площадь поперечного сечения каждого витка составляет от 1/4 до 1/8 от площади круга, который описывается по крайним точкам наибольшей дуги поперечного сечения витка, витки выполнены с двухспиральным диаметрально противоположным расположением начальных заходов, через 1,25…1,5 оборота спиральные витки переходит в гладкую внутреннюю поверхность с длиной этого участка 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода.

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности турбулентности в течениях с вращением вплоть до полного ее устранения и может использоваться в технологиях обработки жидких металлов и расплавов, например при центробежном литье металлов и сплавов, а также выращивании монокристаллов из жидких расплавов и растворов.

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности турбулентности в течениях с вращением вплоть до полного ее устранения и может использоваться в технологиях обработки жидких металлов и расплавов, например при центробежном литье металлов и сплавов, а также выращивании монокристаллов из жидких расплавов и растворов.

Описаны способ и система аэро/гидродинамического регулирования потока ньютоновской текучей среды в радиальной турбомашине, которые с использованием конформного вихрегенератора обеспечивают возможность улучшения энергетической эффективности и возможность управления в различных точках в турбокомпрессоре или обрабатывающем устройстве для аэро/гидродинамической обработки потока ньютоновской текучей среды.

Изобретение относится к области транспортировки по трубопроводам вязких нефтепродуктов и жидкостей. Способ заключается в формировании коаксиального концентрического слоя жидкости у внутренней поверхности трубы путем образования ее водного раствора, плотность которого равна плотности перекачиваемых нефти или нефтепродукта, при этом для образования водного раствора в воду предварительно добавляют поверхностно-активное вещество - моноэтаноламин в количестве (0,006-0,014)% массовых и смешивают с хлоридом кальция, взятым в количестве (1,1-20)% массовых.

Трубопровод предназначен для транспортировки текучей среды. Трубопровод (1) имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность (2).
Изобретение относится к трубопроводным системам, теплообменному оборудованию и позволяет улучшить гидродинамические и термодинамические характеристики поверхностей изделий из металлов и сплавов.
Изобретение относится к трубопроводной транспортировке жидких сред. .
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2019-10-24 2020-02-25T11:00:10
Наверх