Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе
Владельцы патента RU 2745379:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" (ФГБНУ "РосНИИПМ") (RU)
Изобретение относится к области гидротехники, а именно к устройствам закручивания потока воды в напорных трубопроводах различного назначения. Устройство для закручивания потока воды в трубопроводе содержит формируемые на внутренней поверхности стенки трубопровода чередующиеся полосы из гидрофобного и гидрофильного материала, расположенные соосно трубопроводу в виде спиралей для уменьшения коэффициента потерь на трение и сохранения ламинарного режима течения жидкости при превышении критических значений числа Рейнольдса. Техническим результатом является уменьшение коэффициента потерь на трение и сохранение ламинарного режима течения жидкости в напорных трубопроводах при превышении критических значений числа Рейнольдса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области гидротехники, а именно к устройствам закручивания потока воды в напорных трубопроводах различного назначения, с целью уменьшения коэффициента потерь на трение и сохранения ламинарного режима течения жидкости при превышении критических значений числа Рейнольдса.
Известно устройство (RU №163136 U1, 10.07.2016) для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, содержащем узел для закручивания потока жидкости, узел выполнен в форме отрезка винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения и установлен стационарно внутри трубопровода при помощи гибких уплотнений.
Недостатком данного устройства является ограниченная зона воздействия устройства, вызывающая по длине трубопровода неравномерность в параметрах потока жидкости.
Известно устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (RU №84924 U1, 10.03.2009) включающее установленную внутри трубопровода цилиндрическую пружину, выполненную из проволоки, при этом проволока состоит из чередующихся участков, покрытых и непокрытых электроизоляционным материалом, длина которых составляет 10-40 мм, наружный диаметр пружины с электроизоляционным материалом равен внутреннему диаметру трубы, проволока присоединена к положительному полюсу источника постоянного тока, а трубопровод заземлен.
Недостатком данного устройства, препятствующим достижению заданного технического результата, является сложность позиционирования средства из проволоки во внутренней части трубопровода, при эксплуатации возможное стягивание, потоком жидкости, проволочного средства с нарушением параметра шага за расчетные пределы, усиленные эрозионные процессы трубопровода, вызванные применением электрического тока.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрано устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (RU №2285198, 10.10.2006) включающее средство для закручивания потока жидкости, выполненное из проволоки в виде цилиндрической пружины с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, и шагом витка, определяемым по предлагаемой формуле.
К недостаткам использования прототипа относится сложность позиционирования средства из проволоки во внутренней части трубопровода, использование только двухкомпонентной жидкости с разными плотностью и вязкостью, при эксплуатации возможное стягивание, потоком жидкости, проволочного средства с нарушением параметра шага за расчетные пределы.
Техническим результатом заявляемого устройства для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе является уменьшение коэффициента потерь на трение и сохранения ламинарного режима течения жидкости в напорных трубопроводах, при превышении критических значений числа Рейнольдса. Генерация турбулентности потока жидкости возникает в пристеночной области течения, с последующим распространением по всему сечению потока. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, формируемое на внутренней поверхности стенки трубопровода чередующимися полосами из гидрофобного и гидрофильного материала, расположенных соосно трубопроводу в виде спиралей, закручивает поток жидкости, в связи с чем происходит подавление пристеночной турбулентности. Для трубопроводов, выполненных из гидрофобного материала на его внутренней поверхности стенки производится нанесение через равные промежутки спиральных полос из гидрофильного материала, а для трубопроводов, выполненных из гидрофильного материала на его внутренней поверхности стенки производится нанесение через равные промежутки спиральных полос из гидрофобного материала.
Схема предлагаемого устройства для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе поясняется фигурой. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе состоит из трубы 1 и формируемых на внутренней поверхности стенки трубопровода чередующихся полос из гидрофобного 2 и гидрофильного материала 3, расположенные соосно трубопроводу в виде спиралей.
1. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, включающее средство для закручивания потока жидкости, отличающееся тем, что с целью уменьшения коэффициента потерь на трение и сохранения ламинарного режима течения жидкости при превышении критических значений числа Рейнольдса, внутренняя поверхность стенки трубопровода реализована в виде чередующихся спиральных полос вдоль оси трубопровода, выполненных из гидрофобного и гидрофильного материала соответственно.
2. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе по п. 1, отличающееся тем, что для трубопроводов, выполненных из гидрофобного материала, на его внутренней поверхности стенки производится нанесение через равные промежутки спиральных полос из гидрофильного материала.
3. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе по п. 1, отличающееся тем, что для трубопроводов, выполненных из гидрофильного материала, на его внутренней поверхности стенки производится нанесение через равные промежутки спиральных полос из гидрофобного материала.
