CN109140108A - 一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道 - Google Patents

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李家骅
夏玉显
计思佳
李磊
邵诚卓
陈诚
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Abstract

本发明公开了一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道，包括减阻管道、供气部和导气部。其中，供气部用于提供减阻气体；导气部，用于将减阻气体引导至减阻管道内，导气部的引气端和供气部连接，导气部的出气端设于所述减阻管道的端部。通过设置减阻装置，依靠其内的供气部和导气部生成减阻气体并输送至减阻管道的内壁面，以降低流体与壁面的相互作用，抑制管道中的壁湍流效应，实现了流体运输管道的减阻。

Description

一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道
技术领域
本发明属于管道运输技术领域，尤其涉及一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道。
背景技术
节能减排是当今世界上很关注的一个问题。其中，在研究与设计管道输运条件以降低输运过程中与壁面产生的摩擦力提高输运速率是十分重要的一个研究课题。在以往的研究过程中发现，改变管道壁面条件是可以大大降低输运材料与壁面的相互作用。
化工原料本身属于非牛顿流体，此类流体不同于水等牛顿流体，它的粘度随着流体的浓度而不断的增大。那么在输运的过程中与壁面的相互作用也就会越来越大。
化工原料输运是管道输运中很常见的一种形式。正常的管道输运在运输过程中，由于与壁面的作用很大导致在输运过程中的能量损耗很大这样大大降低了输运效率。而这些原料本身成本很高，所以对于减阻的研究就显得更加的迫切。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道，本发明实现了流体运输管道的减阻。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种流体运输管道的减阻装置，包括减阻管道、供气部和导气部。其中，供气部用于提供减阻气体；导气部，用于将减阻气体引导至减阻管道内，导气部的引气端和供气部连接，导气部的出气端设于所述减阻管道的端部。
本发明的一种流体运输管道的减阻装置，减阻管道的端部平滑过渡至减阻管道的中部，并且减阻管道的中部的孔径大于其端部的孔径。
减阻管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰。第一法兰和第二法兰用于连接流体运输管道。
本发明的一种流体运输管道的减阻装置，供气部包括电解槽、电极片和电源。其中，电解槽中容置有电解液，电解液电解出的减阻气体与流体不发生反应。电极片和电解液电连接，电源向电极片输送电流以电解出减阻气体。电解槽的上部设有集气区，用于储存减阻气体。
本发明的一种流体运输管道的减阻装置，导气部包括引气管、气泵和出气管。其中，引气管的第一端和集气区连通。气泵的抽气端和引气管的第二端连接。出气管的第一端和气泵的输气端连接，出气管的第二端和减阻管道的端部连通。
出气管与减阻管道的内壁面的夹角为90°。引气管和出气管的最大管径小于等于3毫米。
本发明的一种流体运输管道的减阻装置，还包括外壳。减阻管道穿设于外壳，供气部及导气部设于减阻管道的外壁与外壳的内壁之间。
本发明的一种流体运输管道，包括上述减阻装置、第一流体输送管和第二流体输送管。其中，第一流体输送管和减阻管道的第一端连接，第二流体输送管和减阻管道的第二端连接。
减阻管道的前半段与第一流体输送管的面的夹角为25°，减阻管道的后半段与第二流体输送管的面的夹角为20°。
本发明的一种流体运输管道，第一流体输送管的内壁和/或第二流体输送管的内壁设有若干轴向肋条。
轴向肋条为V型肋条，V型肋条的高横比为0.5～1；相邻轴向肋条的间距为1毫米。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)本发明一实施例通过设置减阻装置，依靠其内的供气部和导气部生成减阻气体并输送至减阻管道的内壁面，以降低流体与壁面的相互作用，抑制管道中的壁湍流效应，实现了流体运输管道的减阻；
2)本发明一实施例通过端部平滑过渡至减阻管道的中部，并且减阻管道的中部的孔径大于其端部的孔径，缓解由于截面突然变化引起的壁面作用，减少了管道输送中的阻力，降低了由于管道截面突变所带来的能量损耗，提升了运输速率；
3)本发明一实施例通过在第一流体输送管的内壁和/或第二流体输送管的内壁设置V型肋条，以改变壁面条件减小化工原料与壁面的摩擦阻力，降低了流体输送时的能量损失，以达到减阻的效果，提升运输效率。
附图说明
图1为本发明的一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道的结构示意图；
图2为本发明的一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道的流体运输管道剖面图。
附图标记说明：1：第一法兰；2：外壳；3：气泵；4：电解槽；5：第一流体输送管；6：出气管；7：减阻管道；8：电极片；9：电源；10：第二法兰；11：第二流体输送管；12：轴向肋条；13：引气管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种流体运输管道的减阻装置及流体运输管道作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例1
参看图1，一种流体运输管道的减阻装置，包括减阻管道7、供气部和导气部。其中，供气部用于提供减阻气体；导气部，用于将减阻气体引导至减阻管道7内，导气部的引气端和供气部连接，导气部的出气端设于减阻管道7的端部。在流体运输管道中通过设置减阻装置，依靠其内的供气部和导气部生成减阻气体并输送至减阻管道7的内壁面，以降低流体与壁面的相互作用，抑制管道中的壁湍流效应，实现了流体运输管道的减阻。
进一步地，减阻管道7的端部平滑过渡至减阻管道7的中部，并且减阻管道7的中部的孔径大于其端部的孔径，缓解由于截面突然变化引起的壁面作用，减少了管道输送中的阻力，降低了由于管道截面突变所带来的能量损耗，提升了运输速率。
进一步地，减阻管道7的两端分别设有第一法兰1和第二法兰10。第一法兰1和第二法兰10用于连接流体运输管道，以保证管道连接的密封性和强度，同时具备拆卸方便的特点。
进一步地，供气部包括电解槽4、电极片8和电源9。其中，电解槽4中容置有电解液，电解液为水或其他电解出的减阻气体与流体不发生反应的液体。电极片8和电解液电连接，电源9向电极片8输送电流以电解出减阻气体。利用气体密度低的特点，电解槽4的上部设有集气区，用于储存减阻气体。
进一步地，导气部包括引气管13、气泵3和出气管6。其中，引气管13的第一端和集气区连通。气泵3的抽气端和引气管13的第二端连接。出气管6的第一端和气泵3的输气端连接，出气管6的第二端和减阻管道7的端部连通。
电极片8分解电解槽4内的水产生一定量的气泡，然后通过气泵3将产生的气泡抽取出来，通过设置好的引气管13和出气管6将气泡输送到减阻管道7的内壁处，伴随着流体向下游运动，使得流体与壁面的相互作用降低，更好的抑制管道中的壁湍流效应，以达到减阻的效果，提升运输效率。
具体地，出气管与减阻管道7的内壁面的夹角为90°。引气管13和出气管6的最大管径小于等于3毫米。
进一步地，减阻装置还包括外壳2。减阻管道7穿设于外壳2，供气部及导气部设于减阻管道7的外壁与外壳2的内壁之间。其中，电解槽4固连于外壳2的内壁上，电源9设置在外壳2的内壁上。第一法兰1和第二法兰10设置在外壳2的外侧。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上进一步限定了流体运输管道，其余部分与实施例1相同或相似，在此不再赘述。
参看图1至图2，一种流体运输管道包括上述减阻装置、第一流体输送管5和第二流体输送管11。其中，第一流体输送管5和减阻管道7的第一法兰1相连，第二流体输送管11和减阻管道7的第二法兰10连接。
具体地，减阻管道7的前半段与第一流体输送管5的面的夹角为25°，减阻管道7的后半段与第二流体输送管11的面的夹角为20°。
较佳地，第一流体输送管5的内壁和/或第二流体输送管11的内壁设有若干轴向肋条12，来改变壁面条件，减小化工原料与壁面的摩擦阻力以达到减阻的效果，提升运输效率。
进一步地，轴向肋条12为V型肋条，V型肋条的高横比为0.5～1；相邻轴向肋条12的间距为1毫米。轴向肋条12通过焊接的形式固定在第一流体输送管5和/或第二流体输送管11的内壁面。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种流体运输管道的减阻装置，其特征在于，包括：
减阻管道；
供气部，用于提供减阻气体；
导气部，用于将所述减阻气体引导至所述减阻管道内，所述导气部的引气端和所述供气部连接，所述导气部的出气端设于所述减阻管道的端部。
2.如权利要求1所述的流体运输管道的减阻装置，其特征在于，所述减阻管道的端部平滑过渡至所述减阻管道的中部，并且所述中部的孔径大于所述端部的孔径。
3.如权利要求1所述的流体运输管道的减阻装置，其特征在于，所述供气部包括：
电解槽，容置有电解液；
电极片，和所述电解液电连接；以及
电源，向所述电极片输送电流以电解出所述减阻气体；
其中，所述电解槽的上部设有集气区，所述集气区存储所述减阻气体。
4.如权利要求3所述的流体运输管道的减阻装置，其特征在于，所述导气部包括：
引气管，所述引气管的第一端和所述集气区连通；
气泵，所述气泵的抽气端和所述引气管的第二端连接；以及
出气管，所述出气管的第一端和所述气泵的输气端连接，所述出气管的第二端和所述减阻管道的端部连通。
5.如权利要求4所述的流体运输管道的减阻装置，其特征在于，所述减阻管道的两端分别设有第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰用于连接所述流体运输管道。
6.如权利要求4所述的流体运输管道的减阻装置，其特征在于，还包括外壳，所述减阻管道穿设于所述外壳，所述供气部及所述导气部设于所述减阻管道的外壁与所述外壳的内壁之间。
7.一种流体运输管道，其特征在于，包括权利要求1-6所述的流体运输管道的减阻装置。
8.如权利要求7所述的流体运输管道，其特征在于，还包括第一流体输送管以及第二流体输送管，所述第一流体输送管和所述减阻管道的第一端连接，所述第二流体输送管和所述减阻管道的第二端连接。
9.如权利要求8所述的流体运输管道，其特征在于，所述第一流体输送管的内壁和/或所述第二流体输送管的内壁设有若干轴向肋条。
10.如权利要求9所述的流体运输管道，其特征在于，所述轴向肋条为V型肋条；所述V型肋条的高横比为0.5～1；相邻所述轴向肋条的间距为1毫米。
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