Устройство для регулирования концентрации добавок, снижающих турбулентное трение в трубопроводе

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЫААОМАОМРЕСПУБЛИК 0% (И) э 5 ц С 05 Р 11/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИВВТВЪСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 842730, кл. С 05 Р1/02, 1979.2. Авторское свидетельство СССР У 262090, кл. В 01 0 3/04, 1968 (прототип).(54) (57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛОБАВОК; СНИЖАЮЩИХ ТУРБУЛЕНТНОЕ ТРЕНИЕ В ТРУБОПРОВОДЕ, содержащее трубопровод с основным сужающим устройством, доэирующую трубу, подсоединенную параллельно к трубопроводу, с дозирующим сужающим устройством и емкость добавок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью экономии энергозатрат и добавок,на дозирующей трубе перед дозирующимсужающим устройством установлен датчик концентрации добавок, выполненный в виде не менее двух трубок переменного сечения, соединенных параллельно, а емкость добавок снабженадиаФрагмой, разделяющей емкость до".бавок на две полости, одна из которых заполнена добавками и подсоединена к дозирующему сужающему устройству, а другая - к дозирующей трубедо дозирующего сужающего устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что трубки переменного сечения датчика концентрации добавок выполнены в виде последовательно соединенных коротких патрубков с соотношением площадей попе речных сечений 1:4 - 1:16 и длиной, равной стороне или диаметру большего из сечений.112 ОИзобретение относится к техникерегулирования Физико-химическихсвойств жидких сред и может быть использовано для дозирования в жидкости, перекачиваемые по замкнутым трубопроводным системам добавок, снижающих турбулентное трение, например,высокомолекулярных полимеров с цепочным строением молекул, мицеллообраэующих поверхностно-активных ве Оществ (ПАВ) и др.Известна система регулированияконцентрации поверхностно-активноговещества в растворе, содержащая дачики расхода ПАВ, растворителя и 15блок измерения поверхностного натяжения жидкости, подключенные к регулятору соотношения 11,Недостатком этой системы являетсяневозможность применения ее для трубо ,2 Опроводных систем из-за того, что необходимая концентрация смешиваемыхПАВ и его растворителя в приготавливаемом растворе обеспечивается регулированием расхода растворителя при25постоянном расходе ПАВ.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее расходомернуюдиафрагму, установленную в трубопро- ЗОводе, инжекторный дозатор, снабженный клапаном, управляемым пневматическим реле через обратный клапан срегулируемым дросселем, контрольнуюи основную емкости с жидким одорантом, дозирующую и соединительныетрубки. Движение дозируемой жидкостив одоризаторе осуществляется под действием перепадов давлений, возникающих на сужающих устройствах диафраг.4 Оме и инжекторе) при движении газа потрубопроводу, а также под действиемее собственного веса 2 .Недостатком известного устройства является отсутствие элемента, конт 45ролирующего и регулирующего концентрацию добавок, находящихся в потокедвижущемся по трубопроводу.Целью изобретения является экономия энергозатрат и добавок, 5 ОПоставленная цель достигается тем,что в устройстве для регулированияконцентрации добавок, снижающих турбулентное трение в трубопроводе, содержащем трубопровод с основным су" 55жающим устройством, дозирующую трубу,подсоединенную параллельно к трубопроводу, с дозирующим сужающим уст 293 2ройством и емкость добавок, на дозирующей трубе перед дозирующим сужающим устройством установлен датчик концентрации добавок, выполненный ввиде не менее двух трубок переменного сечения, соединенных параллельно,а емкость добавок снабжена диафрагмой, разделяющей емкость добавокна две полости, одна из которых заполнена добавками и подсоединена к доэирующему сужающему устройству, адругая - к дозирующей трубе до дозирующего сужающего устройства.Кроме того, трубки переменногосечения датчика концентрации добавоквыполнены в виде последовательно соединенных коротких патрубков с соотношением площадей поперечных сечений1:4 - 1:16 и длиной, равной сторонеили диаметру большего из сечений.На чертеже представлено устройство для регулирования концентрациидобавок, снижающих турбулентное тре,ние в трубопроводе.Устройство содержит трубопровод 1с основным сужающим устройством 2, доэирующую трубу З,подсоединенную параллельно к трубопроводу 1, с доэирующим 1сужающим устройством 4 и емкостью 5добавок,На дозирующей трубе 3 перед дозирующим сужающим устройством 4 установлен датчик концентрации добавок, выполненный в виде не менее двух трубок 6 переменного сечения, соединенных параллельно. Емкость 5 добавок снабжена диафрагмой 7, разделяющей емкость 5 добавок на две полости 8 и 9, одна из которых 8 заполнена добавками и подсоединена через трубопровод )О к дозирующему сужающему устройству 4, а другая 9 подсоединеиа через трубопровод 11 к дозирующей трубе 3 до дозирующего сужающего устройства 4. Для заполнения емкости 5 добавок добавками к ее днищу присоединена труба 12 с вентилем 13, а на трубопроводе 10 установлен вентиль 14 предотвращающий попадание добавок в доэирующую трубу 3 при заправке ими емкости 5 добавок.Принцип работы устройства основан на свойстве добавок снижающих турбулентное трение, снижать гидравлическое сопротивление гладких поверхностей, в т.ч, прямых труб постоянного диаметра, и увеличивать гидравлическое сопротивление сильно шерохова 3 1120тых поверхностей, большинства местных сопротивлений и трубок переменного сечения малых диаметров. При этомсопротивление трубок переменного сечения прямо пропорционально концентрации добавок в потоке жидкости ивозрастает в 2-10 и более раз посравнению с аналогичными условиямитечения чистого растворителя, Поэтому расход добавок в предложенном Оустройстве прямо пропорционален расходу жидкости в транспортирующемтрубопроводе и обратно пропорционален концентрации находящихся в нейэффективных (непретерпевших механической деструкции и временной деградации) добавок, снижающих турбулентное трение.Устройство работает следующимобразом. ЗОЕмкость 5 добавок заправляют раствором добавок расчетной концентрациичерез трубу 12, предварительно закрыв вентиль 14 и открыв вентиль 13.В заполненной добавками емкости 5 25добавок диафрагма 7 занимает крайнееверхнее положение, в опорожненной -крайнее нижнее. Расположение емкости 5 добавок ниже горизонтального участка СВ дозирующей трубы 3, к которому подключены трубопроводы 1 Ои 11, исключает поступление добавок в трубопровод 1 при отсутствии в нем расхода жидкости.При движении жидкости по трубопро"35 воду 1 в точке А основного сужающего устройства 2 давление меньше, чем в точке 2 трубопровода 1. Поэтому жидкость из точки 33 по дозирующей трубе 3 перетекает в точку А, Наличие дозирующего сужающего устройства 4 в дозирующей трубе 3 по той же причине приводит к движению жидкости из точки С через емкость 5 добавок к точке В.5При этом в верхнюю полость емкости 5 добавок поступает жидкость, транспортируемая трубопроводом 1, Иэ нижней полости емкости 5 добавок, благодаря наличию диафрагмы 7 вытекает Отот же обьем жидких добавок, которые, двигаясь по трубопроводу 10 и черезконечную часть дозирующей трубы 3, достигают точки А, где перемешиваютсяс жидкостью, транспортируемой по 55трубопроводу 1.На трубопроводных системах, гдежидкость перекачивается по замкнуто 293 4му контуру, устройстцо устанавливают так, чтобы жидкость по трубопроводу 1 двигалась в направлении от точки Р к точке А. Тогда добавки, поступившие из емкости 5 добавок в точку А трубопровода 1, достигнут точки Р после того, как пройдут с жидкостью весь путь по замкнутому контуру трубопроводной системы. В точке Р в дозирующую трубу 3 поступает уже жидкость с добавками. С увеличением концентрации добавок в перекачиваемой жидкости сопротивление датчика концентрации добавок возрастает пропорционально концентрации добавок, что приводит к уменьшению расхода ответвленного потока жидкости, движущегося по дозирующей трубе 3, и соответственно к уменьшению количества добавок, поступающих из емкости 5 добавок в трубопровод 1. Когда концентрация добавок достигнет заданной ойтимальной величины, устройство пополняет поток жидкости добавками в количестве, необходимом для восполнения части добавок, претерпевших в замкнутой трубопроводной системе механическую деструкцию или временную деградацию и тем самым потерявших свойство снижать турбулентное трение.Трубки 6 переменного сечения - это:последовательно соединенные короткие патрубки круглого илн прямоугольного поперечного сечения с соотношением площадей 1:4, - 1:16 и длиной, равной стороне или диаметру большего из Сечений, Диаметры патрубков 0,5-20 мм. Чем меньше диаметры пат-. рубков, тем в большей степени гидравлическое сопротивление трубок 6 переменного сечения зависит от наличия добавок в потоке, т.е. возрастает их чувствительность к добавкам,Инерционность предложенного устройства зависит от времени прохождения жидкостью дозирующей трубы Э и снижается уменьшением длины дозирующей трубы и увеличением скоростидвижения по ней жидкости. Для снижения потерь давления в дозирующей трубе диаметр ее увеличивают, так как при одинаковых значениях скоростидвижения жидкости в нескольких трубах разных диаметров потери давления будут наименьшими в той трубе, диаметр которой наибольший. Соответственно, с увеличением диаметра увелифПИ -акала 7739/34 Тир Патеатфф, г. Ужгород, ул.проектная,4 миваетсяи расход жидкости через дозирующую тРУбу, Для пропуска этогоРасхода увеличивают количество трубокпеременного сечения, так как увеличение их диаметров нежелательно воизбежание снижения их чувствительности к добавкам. При параллельном соединении трубок потери давления накаждой иэ них одинакоцы по величинеи равны потере давления на датчикеконцентрации в целом (за вычетом потерь на вход и выход сдатчика). Учитывая то, что преобладающая часть потеРь давления в дозирующей трубе 3 приходится на датчик концентрации добавок, его гидравлическое сопротивление, которое прямо пропорционально концентрации добавок в трубопроводе 1 является определяющим при установлении величины расхода потока жидкости, движущегося через трубу 3 и соответственно расхода до - бавок из емкости 5 добавок, подаваемых в трубопровод 1. 20293 бДалее устройство осуществляет контроль и регулирование концентрацииэективйых добавок, снижающих турбулентное трение, В жидкости, перекачиваемой по замкнутой трубопроводнойсистеме. Регулирование обеспечивается изменением расхода добавок, вводимых в трубопровод.За счет непрерывного автоматичес кого контроля концентрации эффективных добавок, находящихся в движущейся по трубопроводу жидкости, и автоматизации процесса дозирования добавок по двум параметрам (по расходу 15 жидкости и концентрации наличных впотоке добавок) достигается экономиядобавок и экономия энергии, затрачиваемой на транспортирование жидкостипо трубопроводу. Экономия энергии 20 являетсч следствием стабилизации во,времени величины относительного сниже-,ния гидравлического сопротивления,В зависимости от неравномерности расхода жидкости в трубопроводе эконо мия вводимых добавок может достигать1-57 и более.