способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном потоке

Классы МПК:F17D1/16 облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости
F15D1/00 Воздействие на поток текучей среды
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Государственное унитарное предприятие "Институт проблем транспорта энергоресурсов" ГУП "ИПТЭР" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-04-05
публикация патента:

Изобретение может быть использовано для повышения пропускной способности трубопровода с помощью введения в поток противотурбулентной присадки. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности способа путем критериальной оценки присутствия эффекта Томса на основе определения порогового числа Рейнольдса. В способе снижения гидравлического сопротивления в турбулентном потоке, включающем введение в поток противотурбулентной присадки, имея информацию о режиме течения в турбулентном потоке, целенаправленно формируют требования к свойствам противотурбулентной присадки, обеспечивающие присутствие в турбулентном потоке эффекта Томса, используя выражение

способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402

где Re - критерий Рейнольдса в турбулентном потоке, в который планируется вводить противотурбулентную присадку; Reпор - пороговое число Рейнольдса турбулентного потока, начиная с которого проявляется эффект Томса; d - диаметр трубопровода; способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 - кинематическая вязкость; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура; способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 - плотность; М - молекулярная масса полимера; [способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 ] - характеристическая вязкость. 1 табл.

Формула изобретения

Способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном потоке, включающий введение в поток противотурбулентной присадки, отличающийся тем, что, имея информацию о режиме течения в турбулентном потоке, целенаправленно формируют требования к свойствам противотурбулентной присадки, обеспечивающие присутствие в турбулентном потоке эффекта Томса, используя выражение

способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402

где Re - критерий Рейнольдса в турбулентном потоке, в который планируется вводить противотурбулентную присадку; Reпор - пороговое число Рейнольдса турбулентного потока, начиная с которого проявляется эффект Томса; d - диаметр трубопровода; способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 - кинематическая вязкость; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура; способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 - плотность; М - молекулярная масса полимера; [способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 ] - характеристическая вязкость.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и может быть использовано для повышения пропускной способности трубопровода с помощью введения в поток противотурбулентной присадки.

Бытует мнение, что при вводе противотурбулентной присадки в турбулентный поток проявляется эффект Томса. При этом до сих пор принято считать, что необходимым условием проявления эффекта является турбулентность потока. Но нигде не указываются ограничения по характеристикам турбулентности ( степени турбулентности, частоте турбулентных пульсаций, масштабу турбулентности ) в зависимости от характеристик используемого полимера. Между тем исследования показывают, что между основными характеристиками турбулентности и числом Рейнольдса существует не только качественная, но и количественная связь. В частности подобно понятию о критическом числе Рейнольдса Reкрспособ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 2300 в трубе, которое характеризует переход ламинарного режима к турбулентному, можно утверждать о существовании порогового значения числа Рейнольдса, лишь при превышении которого проявляется эффект Томса.

Известно техническое решение (см. Манжай В.Н., Илюшников А.В., Гареев М.М., Несын Г.В. Лабораторные исследования и промышленные испытания полимерной добавки для снижения энергетических затрат на магистральном нефтепроводе. Инженерно-физический журнал, 1993, том 65, №5), в котором эффект от присутствия противотурбулентной присадки оценивают по пороговому напряжению сдвига на стенке конкретного трубопровода.

Недостаток - оценка присутствия эффекта Томса по пороговому напряжению сдвига на стенке конкретного трубопровода, которое имеет размерность и не имеет критериального вида, что исключает учет требований к противотурбулентной присадке по молекулярной массе, характеристической вязкости (величина характеризует растворимость полимера в жидкости) на основе критерия подобия, выполнение которого обеспечивает присутствие в потоке эффекта Томса.

Цель изобретения - повышение эффективности способа путем критериальной оценки присутствия эффекта Томса на основе определения порогового числа Рейнольдса, рассчитанного с учетом молекулярной массы и характеристической вязкости конкретной противотурбулентной присадки, и сопоставления с числом Рейнольдса турбулентного потока, в который планируется ввод присадки.

Поставленная цель достигается тем, что имея информацию о режиме течения (число Рейнольдса) в турбулентном потоке, целенаправленно формируют требования к свойствам противотурбулентной присадки, обеспечивающие присутствие в турбулентном потоке эффекта Томса, используя выражение

способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402

где Re - критерий Рейнольдса в турбулентном потоке, в котором планируется вводить противотурбулентную присадку; Reпор - пороговое число Рейнольдса турбулентного потока, начиная с которого проявляется эффект Томса; d - диаметр трубопровода; способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 - кинематическая вязкость; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура; способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 - плотность; М - молекулярная масса полимера; [способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 ] - характеристическая вязкость.

Пример.

Произведем численную оценку порогового числа Рейнольдса: растворитель - нефть, d=0,5 м, способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 =6 сСт=0,06·10-4 м2/с, способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 Т=293 К, способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 =860 кг/м3, способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 [способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 ]=0,6 м3/кг.

способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402

Для образца полимера с молекулярной массой М=20·10 6 кг/моль получим

способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402

В таблице для заданных ранее условий (d=0,5 м, способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 =6 сСт=0,06·10-4 м2/с) приведены результаты расчета турбулентных пульсаций при различных числах Рейнольдса.

Re0,1·10 50,2·105 0,223·105 0,5·105 0,661·1051·10 5
способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402 0, 1/С0,058 0,1940,235 0,9631,5713,242

Таким образом, сопоставляя полученные пороговые значения чисел Рейнольдса с соответствующими им величинами турбулентных пульсаций, можно утверждать, что эффект Томса при вводе полимера заданной концентрации (определяет величину характеристической вязкости) может проявиться только в том случае, если величина турбулентных пульсаций будет превышать соответствующее значение, которое может быть рассчитано по формуле

способ снижения гидравлического сопротивления в турбулентном   потоке, патент № 2288402

Класс F17D1/16 облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости

способ подготовки высоковязкой нефти и попутного нефтяного газа к трубопроводному транспорту -  патент 2525052 (10.08.2014)
комплекс для доставки природного газа потребителю -  патент 2520220 (20.06.2014)
способ трубопроводного транспорта многофазной многокомпонентной смеси -  патент 2503878 (10.01.2014)
система обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума (варианты) -  патент 2503806 (10.01.2014)
способ подготовки природного газа для транспортирования -  патент 2500950 (10.12.2013)
устройство для подготовки природного газа для транспортирования -  патент 2498153 (10.11.2013)
способ доставки природного газа потребителю -  патент 2496048 (20.10.2013)
противообледенительное покрытие и его применение -  патент 2493478 (20.09.2013)
способ подготовки газа и газового конденсата к транспорту -  патент 2488428 (27.07.2013)
способ формирования молекулярного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов -  патент 2485360 (20.06.2013)

Класс F15D1/00 Воздействие на поток текучей среды

способ транспортировки газообразных и жидких продуктов по трубопроводам и устройство для его осуществления -  патент 2528545 (20.09.2014)
аэродинамическое устройство для регулирования температуры и давления в линии транспортирования потока среды -  патент 2524499 (27.07.2014)
обтекаемая поверхность -  патент 2518994 (10.06.2014)
нагнетательное насосное устройство с диэлектрическим барьером и способ формирования такого устройства -  патент 2516002 (20.05.2014)
самоочищающееся устройство и способ для управления давлением густой суспензии -  патент 2510878 (10.04.2014)
металлические листы и пластины с текстурированными поверхностями, уменьшающими трение, и способы их изготовления -  патент 2506188 (10.02.2014)
конструкция выступа для изменения структуры скачка уплотнения -  патент 2503587 (10.01.2014)
аэродинамическая конструкция с асимметричным выступом для изменения структуры скачка уплотнения -  патент 2502640 (27.12.2013)
аэродинамическая конструкция с неравномерно расположенными выступами для отклонения скачка уплотнения -  патент 2499732 (27.11.2013)
конструкция с упорядоченными выступами для изменения структуры скачка уплотнения -  патент 2498929 (20.11.2013)
Наверх