Способ уменьшения пульсаций давления в трубопроводе и устройство для его осуществления

Номер патента: 2005254

Автор: Приступа

ZIP архив

Текст

(в) Кб (51) 5 Р Е ИЗОБРЕТЕН ОП ПАТЕНТ й Й трансущность абочей по плодлине, с Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знака(76) Приступа Николай Савельевич(64) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ПУЛЬСАЦДАВЛЕНИЯ В ТРУБОПРОВОДЕ И УСТРОСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: в трубопроводах дляпортировки газов и нефтепродуктов. Сизобретения: поступающий общий поток 1среды разделяют на два потока 2,3, равныхщади поперечного сечения и разных по последующим их соединением в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения, а затем вновь разделяют на два потока 5,6, равных по площади поперечного сечения и разных по длине с последующим повторным их соединением в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления второй гармоники ламинарного течения, причем перед каждым разделением и после повторного соедийения общего потока воздействуют на него с помощью аэродинамических решеток 8,9,10. 2 сп.ф-пы, 1 ил.(5) при М: - 1,2,3Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано о установках различноо назначения, в частности в трубопроводах для транспортировки газа или нефтепродуктов, в 5 трубопроводах высокого давления на электростанциях, в ракетной технике.Известны устройства для сглажиоания пульсаций давления потока в трубопроводе описанные(см,аот.св. СССР % 420849, кл. Р "0 16 1 55/04 и аот,св. СССР М 1262181, кл. Г 16 1 55/04).Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в авт,св, СССР М 15 420849, Это устройство содержит обводной трубопровод, один конец которого снабжен запорным клапаном и установлен с возможностью перемещения о полости магистрального трубопровода. В этом устройстве 20 пульсирующий поток от насоса поступает в основной и обводной трубопроводы, а затем в общий коллектор,Пульсирующий поток в трубопроводе при малых скоростях движения можно пред ставить равенством Р(т) =Р.+рсг/г(т)+4 (т) (1) где Р(т) - полное давление в трубопроводе 30 в момент времени г перед устройством;Р(о) - постоянная составляющая давления;.р с г/г(1) - переменная составляющая давления ламийарного течения; . 35р - плотность движущегося по трубопроводу вещества;с - скорость звука в веществе потока,г/г (1) - периодическая-функция изменения скорости потока,фо (1) - переменная составляющая давления турбулентного течения,Согласно(1) всякая периодическая функция, удовлетворяющая условиям Дирихле (кусочная непрерывность. ограниченность и конечное число экстремумов на периоде), может быть представлена рядом Фурье по тригонометрическим функциям г/г(С) = .ъ +рс Ак соз х Здесь периодическая функция измененияскорости веоествэ потока выражена суперпозицией гармонических колебанийкратных частот: О = 2 лИо с амплитудами Ак и начальными Фазами 0, Зо - постоянная составляющая скорости вещества, ао - частота основной гармоники. При скоростях движения, близких к скорости звука в веществе потока необходимо учитывать эффект Доплера (2), Примем, что колебания скорости вещества распространяется только по ходу потока, тогда получим где 1 - частота основной гармоники колебания скорости вещества потоа с учетом влияния эффекта Доплера;гг - средняя по времени скорости перемещения потока, Подставив значение (2) в уравнение (1) и у.гтя эффект Доплера (3), получаем, что Р (т) = Р +рс Яо +рс Ак соз хК =1 х ( 2 л ( о с т Г( с + гг ) - 0 к ) + о ( с ) В устройстве, описанном в авт,св. СССР М 420849, амплитуда давления турбулентной составляющей потока уменьшается примерно в доа раза при равных диаметрах обводного и магистрального трубопроводов, Для простоты анализа изменения ламинарной составляющей зто устройство рассмотрим с дополнительным условием, устанавливающим равенство суммы площадей сечений обводного и магистрального трубопроводов с площадью сечения входного трубопровода, Тогда о обводном и магистральном трубопроводах амплитуды давления ламинарной составляющей можно записать в виде Х (2 Л К 10 С т /( С +гг ) - 0 ) - Уп ),Р ма 1 =рс Ак соз х х (2 л 3 с 1, сгГ( с + гг) - 0 )(8) при с = 2,4.6 где у - сдвиг фазы второй гармоники путемпрохождения потока по второму обводномупути. При этом При правильном выборе длины каждойветви амплитуда колебаний давления ламиСледует заметить,чтодля рассматриваемого устройства максимального уменьшения пульсаций ламинарной составляющей можно достичь лишь при условиях, что диаметры обводного и магистрального трубоп роводов равны, а длина обводного трубопровода больше длины магистрального на величину Ь 1, равную половине периода или кратную ей. например, 1,5 периода, 2,5 периода и т.д. Это равнозначно условию 10 р =пл при и 1,3,5 (6) где п - сдвиг фазы основной гармоники припрохождении потока по первому отводному 15пути, При этом Ь 1 п(с + ю)/2 Мо ори и - 1,3,5 (7) В результате сложения обводного и ма гистрального потоков нечетные гармонические составляющие ламинарного течения уничтожаются, остаются все четные составляющие с удвоенными амплитудами, т,е.25 РХ 1(1) =Ро+рс 50+рс 2 Ак созК=2 где 1 (т) - турбулентная составляющая потока после устройства, описанного в авт.св. 35СССР М 420849,Отсюда видно, что с помощью этого устройства невозможно уничтожить четныегармоники в пульсирующем потоке.Целью изобретения являетСя уменьшение пульсаций давления потока в трубопроводе, э,Поставленная цель достигается тем, чтоисходный поток рабочей среды разделяютна два потока, равных по площади сечения, 45один из потоков пускают по более длинномупути, а затем соединяют в месте, где амплитуды колебаний основной гармоники противофаэны друг другу, дополняютследующими действиями, полученный поток снова разделяют на два потока, равныхпо площади сечения, один иэ потоков пускают по более длинному пути, а затем потокисоединяют в месте, где амплитуды колебаний второй гармоники противофазны друг к 55другу, перед первым разветвлением потоков, после первого и после второго их соединения рабочую среду трубопроводапропускают через аэродинамические решетки,Известное устройство для осуществления способа устройство содержит участок подводящей магистрали с разветвлением на два трубопровода равного диаметра и различной длины с последующим их соеди. нением в трубопроводе в месте, где амплитуды колебаний давления основной гармоники рабочей среды трубопровода противофазны друг другу. Для достижения, цели изобретения его дополняют устройством, содержащим аналогичное разветвление на два трубопровода, но с соединением их в месте, где амплитуды колебаний давления второй гармоники противофазны друг другу, перед первым разветвлением трубопроводов, после первого и после второго их соединения в трубопроводе устанавливают аэродинамические решетки.На чертеже представлена конструкция устройства для уменьшения пульсаций дав- . ления в трубопроводе."Способ уменьшения пульсаций давления в трубопроводе реализован в устройстве, содержащем участок подводящей магистрали 1, два трубопровода 2 и 3 одного диаметра, но разной длины, участок промежуточной магистрали 4, два трубопровода 5 и 6 одногодиаметра, но разной длины, участок отводящей магистрали 7, при этом трубопроводы 2 и 3 Соединены в месте, где амплитуды колебаний давления основной гармоники рабочей среды трубопровода противофазны друг другу, а трубопроводы 5 и 6 соединены в месте, где вторые гармоники противофазны друг другу. Кроме того, устройство содержит аэродинамические решетки 8, 9 и 10.В предлагаемом устройстве с помощью первого разделения потоков достигается уничтожение нечетных гармонических составляющих ламинарного течения (что описано формулами 1 - 9), а с помощью второго - уничтожаются четные гармонические составляющие. Для этого длину второго отводного потока выбирают большей длины магистрального на величину Л 2, равную половине периода второй гармоники или кратную ей, Это равнозначно условию уп = и д при и - 1,3,5 (9) Ь 12 п(с + 6) 74 ьпри г = 1,3 5, (10)2005254 нарной составляющей на выходе устройства уменьшается до нуля, Поэтому в отводящем трубопроводе пульсации давленияможно записать следующим равенством(12) Г- атос/(с - о) Изменение давления ламинарного течения, распространяющегося против хода потока будет равно Р(1) = Ро +рс Яо +рсА соз х х (2 лс Хо с т /(с - о) - Ок) +4 о(1)(13) при 1 с 1,2,3,Длина первого обводного потока будет больше длины магистрального на величину Л 1, равную половине периода основной гармоники или кратной ей, Это равнозначно условию уЪ = и л при и = 1,3,5(1 4) При этом Л 1 - п(с - о) /21 о при и = 1,3,5, (15) В промежуточном потоке колебаниядавления, распространяющиеся против течения запишутся в виде Р Х (с ) = Ро + р с 8 + р с , 2 Ак сов х1=2 где 2 (1) - турбулетная составляющая потока после предлагаемого устройства.На практике пульсации давления от насоса с синхронным электродвигателем распространяются также и против хода потока. В связи с этим предлагаемое устройство необходимо ставить по обоим сторонам насоса.Для колебаний давления, распространяющихся против хода потока, эффект Доплера запишется в виде5 Длина второго обводного потока будетбольше длины магистрального на величину Л 12, равную половине периода второй гармоники или кратную ей. Это равнозначно условию10 уп = и л при и = 1,3,5,. ,При этом 17) 15 Л Ь = п(с - о) /41 о при и = 1,3.5, (18) Р Х, ( Т ) = Ро + р с Яо + ф 2 ( т ) где ф 2 (т) - турбулентная составляющая потока на входе устройства.Амплитуда давления турбулентной составляющей в устройстве в результате сдвига фаз между потоками уменьшается примерно в четыре раза. Дополнительно турбулентная составляющая уменьшается при прохождении через аэродинамические решетки,При использовании изобретения в ракетных двигателях существенно уменьшаются низкочастотные колебания горения топлива, подаваемого в камеру сгорания, а следовательно, снизится и низкочастотная неустойчивость горения топлива, отпадает необходимость в значительном увеличении перепада давления на форсунках и увеличении камеры сгорания, обусловлено этим видом неустойчивости, Вследствие применения изобретения в ракетных двигателях уменьшится вероятность разрушения камеры сгорания из-за низкочастотной неустойчивости горения топлива.(56) Авторское свидетельство СССР 4208049, кл. Р 16 К 55/04, 1970. Амплитуда колебаний давления ламинарной составляющей потока на входе устройства уменьшится до нуля, Пульсация 20 давления на входе устройства можно записать следующим равенством:2005254 10 Составитель Н.ПриступаТехред М.Моргентал Корректор М. Шароши РедакторЗаказ 3429 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения 1. Способ уменьшения пульсаций давления в трубопроводе. при котором поступающий общий поток рабочей среды разделяют на два потока, равных по площади поперечного сечения и разных по длине, с последующим их соединением в месте, соответствующем противофазе амп литуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности уменьшения пульсаций, после соединения общий поток вновь разделяют на два потока, равных по площади поперечного сечения и разных по длине с последующим повторным их соединением в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления второй гармоники ламинарного течения, причем перед каждым разделением и после повторного соединения общего потока воздействуют на него с помощью аэродинамических решеток.2, Устройство для уменьшения пульсаций давления в трубопроводе, содержащее5 подводящий трубопровод с разветвлениемна два участка трубопровода равного диаметра и различной длины, соединенных вместе, соответствующем противофазе амплитуды колебаний давления основной гар 10 моникиламинарного течения,отличающееся тем, что оно снабжено тремя аэродинамическими решетками и вторым разветвлением на два участка15 трубапРовода равного диаметра и различной длины,соединенных в месте, соответствующем противофазе амплитудыколебаний давления второй гармоники ламинарного течения, при этом аэродинами 20 ческие решетки размещены перед каждымразветвлением и после второго соединения трубопровода,

Смотреть

Заявка

04915120, 28.02.1991

Приступа Николай Савельевич

МПК / Метки

МПК: F16L 55/04

Метки: давления, пульсаций, трубопроводе, уменьшения

Опубликовано: 30.12.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-2005254-sposob-umensheniya-pulsacijj-davleniya-v-truboprovode-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ уменьшения пульсаций давления в трубопроводе и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты