Способ подавления колебаний давления при соединении четного количества напорных потоков в общий поток

САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ПАТЕН Щ Ь 3 тл Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Приступа Николай Савельевич(54) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙДАВЛЕНИЯ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЧЕТНОГО КОЛИЧЕСТВА НАПОРНЫХ ПОТОКОВ В ОБЩИИПОТОК,высокого давления на электростанциях трубопроводном транспорте, химической и нефтеперерабатывающей промышленности Сущность: для подавления колебаний давления при соединении четногоколичества напорных потоков в общий поток прик ром несколько независимых напорных потоков(51) 5 Р 16 Ь 55 64 предварительно соединяют в промежуточные потоки, соединяемые затем в общий поток все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных потоков в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения, а промежуточные потоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствуккцем противофазе амплитуд второй гармоники колебаний давления ламинарного потока Кроме того, для достижения наибольшего эффекта подавления колебаний, во всех напорных и промежуточных потоках соединенных с общим потоком в одном месте, формируется одинаковая средняя скорость течения рабочей среды, .1 з.пф-лы, 1 ип,(с+и) - Ок) +Р( ) при 1=1.2.3,(4) Изобретение может найти применениев газопроводах, трубопроводах высокогодавления на электростанциях, трубопроводном транспорте в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. 5Известно соединение четного количества напорных потоков в общий поток,с использованием промежуточных потоков,однако при этом потоки прокладываютобычно по кратчайшему расстоянию к общему потоку,При таком соединении напорных потоков не достигается максимального уменьшения пульсаций давления в общем потоке,Цель изобретения - повышение эффективности подавления колебаний давления,Поставленная цель достигается тем, чтопри способе подавления колебаний давле. ния при соединении четного количества на-,порных потоков в общий поток, при котором 20несколько независимых напорных потоковпредварительно соединяют в промежуточные потоки, соединяемые затем в общийпоток, все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных потоков в месте, соответствующем противофазеамплитуд колебания давления основнойгармоники ламинарного течения, а промежуточные потоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствующем 30противофазе амплитуд второой гармоникиколебаний давления ламинарного потока.Кроме того, во всех напорных и промежуточных потоках, соединенных с общимпотоком в одном месте. Формируется одинаковал средняя скорость течения рабочейсреды,Способ соединения напорных потоков в общий поток поясняется чертежом.Напорные потоки от насосов 1 соединяются попарно (2 и З)(4 и 5) в промежуточные потоки б (7), затем промежуточные потоки б и 7 подсоединяются в одной точке к общему потоку 8. Напорный поток 2 (4) соединяется в напорным потоком 3 (5) в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения, а промежуточный поток б вместе с потоком 7 подсоединяется к общему потоку 8 в месте, соответствующемпротивофазе амплитуд второй гармоникиколебаний давления ламинарного течения,Пульсирующий поток при малых скоростяхдвижения можно представить равенством Р (т) = Ро+рсф(т) +О(т),(1) где Р(1) - полное давление в напорном потоке в момент времени 1; Р, - постоянная составляющая давления;р Сф(1) - переменная составляющая давления ламинарного течения;,р- удельная масса движущегося в потоке вещества (газа. пара);с - скорость звука в веществе потока; ф - периодическая функция изменения скорости вещества потока;р (1) - переменная составляющая давления турбулентного течения.Согласно равенству Щ всякая периодическая функция, удовлетворяющая условиям Дирихле (кусочная непрерывность, ограниченность и конечное число экстремумов на периоде), может быть представлена рядом Фурье по тригонометрическим функ- циям Здесь периодическая функция изменения скорости вещества потока выражена суперпозицией гармонических колебаний кратных частот: Ой = 2 Ио с амплитудами Ак и начальными фазами СЬ. Яо - это постоянная составляющая скорости вещества, а 1 о -частота основной гармоники,При скоростях движения, близких к скорости звука, в веществе потока необходимо учитывать эффект Доплера 2). Для рассматриваемого способа важен случай, когда колебания скорости вещества распространяются по ходу потока, поэтому где 1 - частота основной гармоники колебания скорости вещества потока с учетом эффекта Доплера, и - средняя по временискорость перемещения потока. Подставив значение (2) в уравнение (1)и, учтя эффект Доплера (3) получаем, чтонапорный поток описывается уравнением(8) бпр - 1 2 бн,бвр 2 бн Для простоты анализа изменения ламинарной составляющей допускаем, что средняя скорость перемещения вещества во всех потоках одинакова, а площади сечений потоков 2, 3. 4 и 5 равны между собой.Для того, чтобы фаза амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинэрного течения были противоположны в месте соединения напорный потоков 2 и 3 (4 и 5) необходимо, чтобы разницы длин потоков равнялась нечетному количеству полуволны, т,е,Уо =Ж, при п" 1,3,5 При этом в метрах разница длин напорных потоков в каждой паре будет выражается равенством при и - 1,3,5 Для потоков 2 и 4 при этом можно записать, что Р 2,4 ( 1 ) =-Р сА 1 с сов ( 2 л 1( 1 ос с /(с+О) - 0 -у,)при с" 1,2,3, и и - 1,3,5,.(7) Складывая (7) с ламинарной составляющей из (4) получаем, что ламинарная составляющая в промежуточных потоках 6 и 7 примет вид Рпр (1) =Рс А сов (2 л 1 1 ос 1/ Для того, чтобы фазы амплитуд колебаний давления второй гармоники были противоположны в месте соединения промежуточных потоков 6 и 7 с общим потоком 8, необходимо, чтобы разница длин потоков равнялась нечетному количеству полуволн второй гармоники, т,е."го = 7 го и ри и - 1,3,5., (9) При этом в метрах разница длин промежуточных потоков будет выражаться равен- СТВОМ 5 Для потока 6 можно записать, что Р 6(1) =РС , А 1; СЙЗ (2 Л(1 ос 1/ М =1 10(с +) - Ок - уо )1 при 1 2,4,6, и и = 1.3,5 (11) Складывая (8) с (11) получаем, что колебания давления ламинарной составляющей после сложения потоков 6 и 7 в общем потоке 8 становится равными нулю,Таким образом пульсация давления от 20 насосов 1 в общем потоке 8 запишутся ра- венством Робщ(т) = Ро+рс Во+4(т), (12) 25 где ф(1) - турбулентная составляющая давлением в общем потоке 8 от насосов 1.Колебания давления турбулентной составляющей вследствие смещения фаз при сложении потоков значительно уменьшэют сяВыбор одинаковой скорости перемещения потока во всех напорных и промежуточных потоках позволяет достичь наибольшего эффекта уменьшения пульса ций давления. Это условие позволяет такжеочень йросто вычислить площадь сечения потоов. Например, если площади 81 и 32 сечения напорных потоков 2 и 3 (4 и 5) равны междУ собой, т.е. 31 - 32 - Ян (это спРавед ливо при одинаковом расходе через все насосы), то площадь сечения промежуточного потока 6 (7) равна Для того, чтобы средняя скорость перемещения потоков не изменялась необходимо, чтобы площадь врезки в общий поток была равна50Явр 2 Яор (14) Если потоки пропускают через трубопроводы, то внутренние диаметры этих тру бопроводов можно записать как7 2005257 оставитель Н,Прис ехред М,Моргентал рректор Н, Рев дакт аказ 342 ТиражНПО "Поиск113035, Москва, ЖПодписнопатентаская наб 4/5 Произв дственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,0 Использование предлагаемого способа позволит без дополнительных затрат (только за счет выбора оптимального соединения напорных и промежуточных потоков) значительно снизить колебания давления в общем потоке. Способ простой. При его использовании не увеличивается гидравлическое сопротивление соединения. Использование предлагаемого способа позволит значительно уменьшить расходы на разраФормула изобретения1, СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЧЕТНОГО КОЛИЧЕСТВА НАПОРНЫХ ПОТОКОВ В ОБЩИЙ ПОТОК, при котором несколько независимых. напорных потоков предварительно соединяют в промежуточные потоки, соединяемые затем в общий поток, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности подавления колебаний давления, все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных потоков в месте, соответствуюботку и совершенствование гасителей колебаний давления в трубопроводах,(56) Солодовников А.И, и Спиваковский А.М,Основы теории и методы спектральной об 5 работки информации: Учебное пособие, -Л.; Изд-во Ленинградского университета,1986, с,43,Дубровский И,М., Егоров Б.В. и Рябошапка К П. Справочник по физике. - Киев:10 "Наукова думка", 1986, с.203. щем противофазе амплитуд колебаний ,давления основной гармоники ламинарно го течения, а промежуточные потоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствующем противофазе амптитуд второй гармоники колебаний давления ламинарного потока.2, Способ по З.1, отличающийся тем,что во всех напорных и промежуточных потоках, соединенных с общим потоком в одном Месте, формируется одинаковая 25 средняя скорость течения рабочей среды,