Магніторідинний пристрій для зниження гідравлічного опору в трубопроводі

1 Магніторідинний пристрій для зниження гідравлічного опору в трубопроводі, що містить кільцевий пристінний шар малов'язкої магнітної рідини і засоби для його створення, виконані у вигляді кільцевих постійних магнітів, періодично встановлених один щодо іншого на відстані 0,5 10 їхньої ширини, який відрізняється тим, що його виконано у вигляді трубопроводу з кільцевими магнітотвердими і немагнітними ділянками, що чергуються 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що на внутрішній поверхні немагнітних кільцевих ділянок виконано ТОНКОСТІННІ виступи 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що магнітотверді кільцеві ділянки виконано з внутрішнім діаметром, меншим за внутрішній діаметр немагнітних кільцевих ділянок, причому вектор намагніченості магнітотвердих кільцевих ділянок спрямований уздовж осі трубопроводу, а сусідні магнітотверді кільцеві ділянки орієнтовані одна щодо іншої різнойменними полюсами Винахід відноситься до трубопроводного транспорту і може бути використаний для транспортування по трубопроводу високов'язких нафтопродуктів Відомо про пристрій для зниження гідравлічного опору в трубопроводі (а с СРСР №1124152, МПК3 F17D1/08, 1983), який містить засоби для створення кільцевого пристінного шару малов'язкої магнітної рідини, які виконані у вигляді постійних магнітів, періодично встановлених на ЗОВНІШНІЙ поверхні трубопроводу на відстані, що дорівнює 0,5 10 їхньої ширини Проте даний пристрій має деякі негативні властивості необхідність застосування суцільного трубопроводу, який виконується з дорогих немагнітних матеріалів недостатня СТІЙКІСТЬ магніторідинного покриття внаслідок наявності немагнітного зазору між магнітною рідиною і постійними магнітами, взаємне ослаблення магнітних полів і взаємне розмагнічування постійних магнітів внаслідок зустрічної спрямованості векторів намагніченості сусідніх постійних магнітів Відомо про пристрій для зниження гідравлічного опору в трубопроводі (а с СРСР №1370360, МПК4 F17D1/08, 1986), який містить засоби для створення кільцевого пристінного шару малов'язкої магнітної рідини, які виконані у вигляді постій них магнітів, періодично встановлених на ЗОВНІШНІЙ поверхні трубопроводу на відстані, що перевищує в 0,5 10 разів їхню ширину Підвищення СТІЙКОСТІ шарів малов'язкої магнітної рідини забезпечується виконанням постійних магнітів у вигляді смуг, встановлених на ЗОВНІШНІЙ поверхні трубопроводу уздовж утворюючої, при цьому вектор намагніченості смуг спрямований по радіусу трубопроводу, а в сусідніх магнітних смугах вектор намагніченості орієнтований протилежно Проте даний пристрій також має деякі негативні властивості необхідність застосування суцільного трубопроводу, який виконується з дорогих немагнітних матеріалів, недостатня СТІЙКІСТЬ магніторідинного покриття внаслідок наявності немагнітного зазору між магнітною рідиною і постійними магнітами, магнітна система даного пристрою є розімкненою, що призводиь до ослаблення магнітного поля і зменшення його градієнта в порівнянні з замкненими магнітними системами Відомо про пристрій для зниження гідравлічного опору в трубопроводі (а с СРСР №1370361, МПК4 F17D1/08, 1986), який містить засоби для створення кільцевого пристінного шару малов'язкої магнітної рідини, які виконані у вигляді постійних магнітів, періодично встановлених на зовніш (О 49629 льцевими магнітотвердими і немагнітними ділянками, що чергуються, на внутрішній поверхні немагнітних кільцевих ділянок виконано ТОНКОСТІННІ виступи, магнітотверді кільцеві ділянки (ПОСТІЙНІ магніти) виконано з внутрішнім діаметром, меншим, аніж внутрішній діаметр немагнітних кільцевих ділянок, причому вектор намагніченості магнітотвердих кільцевих ділянок спрямований уздовж осі трубопроводу, а сусідні магнітотверді кільцеві ділянки орієнтовані одна щодо іншої різнойменними полюсами Виконання пристрою у вигляді трубопроводу з кільцевими магнітотвердими і немагнітними ділянками, що чергуються, дозволяє об'єднати в одному пристрої трубопровід і засоби для створення кільцевого пристінного шару малов'язкої магнітної рідини При цьому відпадає необхідність у застосуванні суцільного трубопроводу, який виконується з дорогих немагнітних матеріалів, відсутні технологічні труднощі при виконанні тонкостінних виступів на внутрішній поверхні трубопроводу, з'являється можливість варіювати в широких межах профіль і взаєморозташування тонкостінних виступів щодо постійних магнітів У порівнянні з аналогічними пристроями, у яких ПОСТІЙНІ магніти розміщені на ЗОВНІШНІЙ поверхні трубопроводу, підвищується СТІЙКІСТЬ пристінного кільцевого шару магнітної рідини за рахунок збільшення на 10 20% магнітної індукції і градієнта напруженості магнітного поля, тому що між магнітною рідиною і постійними магнітами відсутній немагнітний зазор У порівнянні з аналогічними пристроями, у яких необхідність застосування суцільного трубоПОСТІЙНІ магніти розміщені на внутрішній поверхні проводу, який виконується з дорогих немагнітних трубопроводу, у даному пристрої відсутня необматеріалів, хідність розміщення постійних магнітів на внутрірозміщення постійних магнітів на внутрішній шній поверхні трубопроводу і пов'язані з цим техповерхні трубопроводу пов'язано з технологічними нологічні труднощі, але зберігаються переваги, труднощами при зборці пристрою В основу винахарактерні для таких пристроїв - безпосередній ходу поставлено задачу удосконалення магніторіконтакт магнітної рідини з постійними магнітами, динного пристрою для зниження гідравлічного підвищені значення магнітної індукції і напруженоопору в трубопроводі, зміна конструкції якого засті магнітного поля, можливість об'єднання постійбезпечує спрощення конструкції пристрою і техноними магнітами функцій засобів для створення логи його зборки пристінного шару магнітної рідини і виступів на Поставлена задача вирішується тим, що магвнутрішній поверхні трубопроводу, які механічно ніторідинний пристрій для зниження гідравлічного перешкоджають віднесенню магнітної рідини сеопору в трубопроводі, який містить кільцевий приредовищем, що перекачується Таким чином, застінний шар малов'язкої магнітної рідини і засоби безпечується спрощення конструкції пристрою і для його створення, які виконані у вигляді кільцетехнології його зборки в порівнянні з аналогічними вих постійних магнітів, періодично встановлених пристроями - як із ЗОВНІШНІМ, так і з внутрішнім один щодо іншого на відстані, що дорівнює 0,5 10 розташуванням постійних магнітів щодо трубопроїхньої ширини, ВІДПОВІДНО до винаходу виконано у воду вигляді трубопроводу з кільцевими магнітотвердими і немагнітними ділянками, що чергуються Виконання на внутрішній поверхні немагнітних кільцевих ділянок тонкостінних виступів забезпеНа внутрішній поверхні немагнітних кільцевих чує додаткове підвищення СТІЙКОСТІ пристінного ділянок виконано ТОНКОСТІННІ виступи кільцевого шару магнітної рідини, тому що наявМагнітотверді кільцеві ділянки виконано з внуність виступів на внутрішній поверхні трубопровотрішнім діаметром, меншим, аніж внутрішній діаду механічно перешкоджає віднесенню магнітної метр немагнітних кільцевих ділянок, причому векрідини тор намагніченості магнітотвердих кільцевих ділянок спрямований уздовж осі трубопроводу, а Виконання магнітотвердих кільцевих ділянок із сусідні магнітотверді кільцеві ділянки орієнтовані внутрішнім діаметром, меншим, аніж внутрішній одна щодо іншої різнойменними полюсами діаметр немагнітних кільцевих ділянок, за умови, що вектор намагніченості магнітотвердих кільцеПорівняльний аналіз рішення, яке заявляєтьвих ділянок спрямований уздовж осі трубопроводу, ся, із прототипом показує, що запропонований а сусідні магнітотверді кільцеві ділянки орієнтовані пристрій відрізняється від відомого тим, що одна щодо іншої різнойменними полюсами, забезпристрій виконано у вигляді трубопроводу з кіній поверхні трубопроводу на відстані, що дорівнює 0,5 10 їхньої ширини Підвищення СТІЙКОСТІ шарів малов'язкої магнітної рідини забезпечується шляхом виконання на внутрішній поверхні трубопроводу кільцевих виступів Проте і даний пристрій має деякі негативні властивості необхідність застосування суцільного трубопроводу, який виконується з дорогих немагнітних матеріалів, ослаблення магнітного поля і зменшення градієнта напруженості внаслідок наявності немагнітного зазору між магнітною рідиною І постійними магнітами, взаємне ослаблення магнітних полів і взаємне розмагнічування постійних магнітів внаслідок зустрічної спрямованості векторів намагніченості сусідніх постійних магнітів, виконання виступів на внутрішній поверхні трубопроводу пов'язано з технологічними труднощами та ускладнює конструкцію пристрою Як прототип обрано магніторідинний пристрій для зниження гідравлічного опору в трубопроводі (пат України №41626 А, МПК7 F17D1/08, 2000), який містить кільцевий пристінний шар малов'язкої магнітної рідини і засоби для його створення, які виконані у вигляді постійних магнітів Підвищення СТІЙКОСТІ шарів малов'язкої магнітної рідини забезпечується шляхом періодичного встановлення постійних магнітів на внутрішній поверхні трубопроводу на відстані, що дорівнює 0,5 10 їхньої ширини Проте прототип має деякі негативні властивості 49629 верхні немагнітних кільцевих ділянок 2 можуть печує концентрацію магнітного поля в зазорі між бути виконані ТОНКОСТІННІ виступи 4 (див фіг 1 і 2) постійними магнітами і додаткове збільшення внаМагнітотверді кільцеві ділянки 1 можуть бути викослідок цього СТІЙКОСТІ пристінного кільцевого шару нані з внутрішнім діаметром, меншим, аніж внутмагнітної рідини Крім того, у цьому випадку ПОрішній діаметр немагнітних кільцевих ділянок 2 СТІЙНІ магніти виконують функцію виступів на внут(див фігЗ), у цьому випадку магнітне поле концерішній поверхні трубопроводу і механічно перентрується в зазорі між постійними магнітами 1 шкоджають віднесенню магнітної рідини Магнітна рідина 3 контактує з високов'язким рідким середовищем, що перекачується середовищем 5, що перекачується На фіг 1 схематично зображено магніторідинний пристрій для зниження гідравлічного опору в Пристрій працює таким чином трубопроводі при аксіальній антипаралельній оріПри прямуванні по трубопроводу 1- 2 рідкого єнтації векторів намагніченості постійних магнітів, середовища 5 ПОСТІЙНІ магніти 1 утримують кільпоздовжній розріз, на фіг 2 - магніторідинний прицеві шари магнітної рідини 3 на внутрішній поверстрій для зниження гідравлічного опору в трубохні трубопроводу 1 - 2 Потік захоплює за собою проводі при радіальній антипаралельній орієнтації граничні шари магнітної рідини 3, але їхньому відвекторів намагніченості постійних магнітів, поздонесенню перешкоджає магнітне притягання магнівжній розріз, на фіг 3 - магніторідинний пристрій тної рідини 3 до постійних магнітів 1 і/або ТОНКОдля зниження гідравлічного опору в трубопроводі з СТІННІ виступи 4, які виконані на немагнітних внутрішніми діаметрами магнітотвердих і немагнікільцевих ділянках 2 Внаслідок цього в пристінних тних ділянок, які відрізняються один щодо іншого, шарах магнітної рідини 3 виникає циркулярний поздовжній розріз рух Через те, що магнітна рідина 3 вибирається з в'язкістю значно меншою, аніж в'язкість рідкого Магніторідинний пристрій для зниження гідрасередовища 5, то в'язке тертя на внутрішній повевлічного опору в трубопроводі виконано у вигляді рхні трубопроводу 1 - 2 зменшується трубопроводу з кільцевими магнітотвердими 1 і немагнітними 2 ділянками, що чергуються, причоВикористання винаходу дозволяє спростити му магнітотверді ділянки 1 (ПОСТІЙНІ магніти) періконструкцію пристрою і технологію його зборки одично встановлені одна щодо іншої на відстані, шляхом об'єднання в одному пристрої трубопрощо дорівнює 0,5 10 їхньої ширини При цьому воду і засобів для створення кільцевого пристінноПОСТІЙНІ магніти 1 можуть мати як аксіальну (див го шару малов'язкої магнітної рідини, при цьому фіг 1 і 3), так і радіальну (див фіг 2) намагнічевідпадає необхідність застосування суцільного ність, а вектори намагніченості сусідніх постійних трубопроводу, який виконується з дорогих немагмагнітів 1 можуть мати як однакову (див фіг 3), так нітних матеріалів, відсутні технологічні труднощі і антипаралельну (див фіг 1 і 2) орієнтацію Малопри виконанні тонкостінних виступів на внутрішній в'язка магнітна рідина 3 концентрується в обласповерхні трубопроводу, відсутня необхідність розтях з максимальним значенням градієнта напруміщення постійних магнітів на внутрішній поверхні женості магнітного поля Внаслідок цього трубопроводу, але зберігаються переваги, харакутворюється періодична система пристінних кільтерні для пристроїв із внутрішнім розташуванням цевих шарів магнітної рідини 3 На внутрішній попостійних магнітів щодо трубопроводу ФІГ.1 V 49629 і ч 2 N S і s ч Фіг.2