Пристрій для зниження тертя в газопроводі

Пристрій для зниження тертя в газопроводі у вигляді пустотілого корпусу зі вхідними і вихідним патрубками для середовища, що транспортується, усередині якого розташований вібратор, який відрізняється тим, що вібратор виконаний у вигляді акустичного газоструминного генератора, що містить сопло і порожнистий резонатор, об'єм якого регулюється поршнем, переміщуваним усередині резонатора, при цьому устя резонатора встановлено в зоні нестійкості надзвукового струменя сопла, з'єднаного зі вхідним патрубком для подання частини середовища, що транспортується, під тиском, вищим за тиск в газопроводі. (19) (21) a200706394 (22) 08.06.2007 (24) 12.01.2009 (46) 12.01.2009, Бюл.№ 1, 2009 р. (72) ЕРАЙЗЕР ЛЕОНІД МИКОЛАЙОВИЧ, UA, КОЖУХАР ВОЛОДИ МИР ЯКОВИЧ, UA, ГОРНЄВ ВІТАЛІЙ ОВДІЙОВИЧ, UA (73) ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) UA 39109, F15D1/00, 30.04.1999 SU 500383, F15D1/06, 25.01.1976 CA 2193724, F02M51/06, 04.01.1996 RU 2117828, F15D1/02, 20.08.1998 RU 2204744, F15D1/02, 10.08.1999 3 85307 ності, що приводить до зниження тертя потоку об стінки газопроводу і, відповідно, до збільшення продуктивності пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для зниження тертя в газопроводі, що встановлений в газопроводі й містить у собі пустотілий корпус із вхідними й вихідним патрубками для середовища, що транспортується, усередині якого розташований вібратор, відповідно до винаходу вібратор виконаний у виді акустичного газоструминного генератора, що містить сопло і порожнистий резонатор, об'єм якого регулюється поршнем, переміщуваним усередині резонатора пристосуванням для настроювання, при цьому устя резонатора встановлено в зоні нестійкості надзвукового струменя сопла, з'єднаного з вхідним патрубком для подання під тиском вищим ніж в газопроводі частини середовища, що транспортується. Технічний ефект від пропонованого пристрою: - нова конструкція вібратора спрощує конструкцію пристрою за рахунок відсутності механічних частин, що р ухаються; - генерування коливань здійснюється безпосередньо самим середовищем, що транспортується, (газом); - забезпечується легкість настроювання частоти й потужності коливань відповідно до параметрів системи трубопроводу й властивостями середовища, що транспортується, - за рахунок зниження тертя потоку середовища об стінки трубопроводу пропонований пристрій збільшує пропускну здатність газопроводу. Додатковий технічний ефект полягає в гомогенізації газового потоку, що запобігає нагромадженню в окремих ділянках газопроводу осадів (твердих часток, вологи і кристалогідратів), які знижують пропускну здатність газопроводу. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображено пристрій для зниження тертя в газопроводі, що містить пустотілий корпус 1, вхідні патрубки 2, 3, для середовища, що транспортується. Усередині корпусу 1, розташований вібратор, виконаний у виді акустичного газоструминного генератора, що складається із сопла 4, порожнього резонатора 5, пристосування для настроювання 6 і поршня 7. Середовище, що транспортується, виходить пристрою через вихідний патрубок 8. При роботі пристрою середовище, що транспортується, надходить в корпус 1 двома потоками. Основний потік по вхідному патрубку 2 надходить у пристрій безпосередньо. Допоміжний потік, під тиском вищим ніж в газопроводі, .по вхідному патрубку 3 направляється в сопло 4, далі в резонатор 5, який установлений назустріч соплу 4,. при цьому устя резонатора 5 встановлено в зоні нестійкості надзвукового струменя сопла 4, з'єднаного з вхідним патрубком 3. Об'єм резонатора 5 регулюється за допомогою пристосування для настроювання 6, що переміщає поршень 7. Основний і допоміжний потоки змішуються в корпусі 1. Загальний змішаний потік через вихідний патрубок 8 виходять у газопровід Тиск основного потоку P1 нижче, ніж допоміжного P2 приблизно на 0,1МПа. У цьому випадку 4 струмінь, що виходить із сопла 4, має надзвукову швидкість, яка здобуває періодичну стр уктур у. Тиск газу уздовж струменя також змінюється періодично - по загасаючій синусоїді. Устя резонатора 5 поміщається в зоні нестійкості струменя - на висхідній вітці синусоїди. Виникає автоколивальний процес-поперемінне заповнення й спорожнювання резонатора 5 [3]. Такий процес супроводжується випромінюванням акустичних коливань, що передаються змішаному газовому потоку, і, поширюючись уздовж газопроводу, знижують опір тертя і збільшують пропускну здатність газопроводу. Частота і потужність випромінювань визначається конструктивними розмірами пристрою, тиском і співвідношенням витрат основного і допоміжного потоків. Так, частота випромінювання за інших рівних умов залежить від об'єму резонатора 5 і легко регулюється пристосуванням для настроювання 6 переміщенням поршня 7 віддекількох Гц додесятків кГц. Пропонуємий пристрій дозволяє досягти максимального зниження опору тертя і максимального збільшення пропускної здатності газопроводу шляхом узгодження між собою геометричних, фізичних і фізико-хімічних параметрів системи газ газопровід - акустичний газоструминний генератор. При транспортуванні газу по газопроводу втрати енергії, що виникають через тертя, дуже значні. Так, після транспортування по магістральному газопроводі на відстань 80...120км початковий тиск газу в 6,4...7,5МПа знижується до 5,0МПа [4]. Це вимагає установки на магістральних газопроводах проміжних компресорних станцій (KC), що підвищують тиск газу. При цьому на KC, як правило, працюють паралельно кілька (не менше 3) компресорів. На Фіг.2 наведена схема приєднання пристрою до газопроводу. Пристрій установлюється в газопроводі після КС. Пристрій, що має корпус 1, вхідні патрубки 2, 3, акустичний газоструминний генератор, що включає сопло 4, порожнистий резонатор 5, пристосування для настроювання 6 і поршень 7, а також вихідний патрубок 8, підключається до газопроводу після KC. Пристрій підключається до газопроводу 9 трубопроводами, на яких установлені вентилі 10, 11, 12 і працює разом із існуючими компресорами 13, 14, 15. При роботі пристрою потік газу з газопроводу 9 при відповідних положеннях вентилів 10, 11, 12 направляється до компресорів 13, 14, 15, де дотискається і надходить у пристрій двома потоками. Основний потік надходить у пристрій від компресорів 13, 14 під тиском P1 у штуцер 2. Допоміжний потік від компресора 15 під тиском P2 направляється через штуцер 3, сопло 4 у резонатор 5, після чого змішується з основним потоком і через штуцер 8 надходить в газопровід, і транспортується далі до наступної KC. Приклад. Пропускна здатність газопроводу кількість газу, що може пропустити газопровід в одиницю часу при заданих параметрах і сталому режимі потоку газу [4] 5 85307 2 Pн - Pк2 , lDZTL де Q - добова пропускна здатність газопроводу, млн. м 3/добу; D - внутрішній діаметр газопроводу, м; РН, PК - відповідно початковий і кінцевий абсолютний тиск у газопроводі, МПа; l - коефіцієнт гідравлічного опору газопроводу, D - відносна густина газу по повітрю; Z - середній коефіцієнт стискувальності газу; Т - середня по довжині газопроводу температура газу, що транспортується; L - довжина ділянки газопроводу, км. Звідси фактична пропускна здатність газопроводу (при зміні тертя, обумовленого величиною l , і при рівності всіх інши х параметрів): Q = 3,32 × 10- 5 D 5 / 2 Qф = Qp lp lф , де Qф , Qp - фактична й розрахункова продуктивність газопроводу, відповідно, млн. м 3/добу, l ф , l р - фактичний і розрахунковий коефіцієнти гідравлічного опору газопроводу, відповідно. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 Таким чином, при зменшенні величини l ф у 1,1 рази в порівнянні з l р фактична пропускна здатність газопроводу збільшується на 4,9%, при зниженні l ф у 1,6 рази - на 26,5%, а при зниженні l ф у 2,0 рази - на 41,4%. Варто очікувати, що при застосуванні пропонованого пристрою величина l ф , зменшиться, як мінімум, у 1,1... 1,6 рази в порівнянні з l р і, відповідно, збільшиться пропускна здатність газопроводу. Джерела інформації: 1. Карпачева С.М., Рябчиков Б.Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии. - М.: Химия, 1983.- с.30-32 2. А.с. №500383 (СССР) М.Кл2 F15D1/02, F16L55/00, А62С31/26. Устройство для снижения трения в трубопроводах и шлангах //А.Л. Ионов, Л.П. Леонов, А.А. Рожнев и др. Заявл. 06.07.73 №1945262/25-8. Опубл. 25.01.76. Бюл. №3. 3. Источники мощного ультразвука / Под ред. Л. Д. Розенберга. - М.: Наука, 1967. - с. 15. 4. Оборудование, эксплуатация и ремонт магистральных газопроводов. - М.: Недра, 1990 с.183. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601