RU2007660C1 - Pipeline - Google Patents
Pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2007660C1 RU2007660C1 SU5012600A RU2007660C1 RU 2007660 C1 RU2007660 C1 RU 2007660C1 SU 5012600 A SU5012600 A SU 5012600A RU 2007660 C1 RU2007660 C1 RU 2007660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diffuser
- confuser
- pipeline
- diffusers
- flow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для транспортировки жидкостей и газов на большие расстояния (т. е. для магистральных трубопроводов). The invention relates to pipeline transport and is intended for the transport of liquids and gases over long distances (i.e., for main pipelines).
В настоящее время транспортировка жидкостей и газов на большие расстояния осуществляется по круглым цилиндрическим трубам. At present, the transportation of liquids and gases over long distances is carried out through round cylindrical pipes.
Однако, в таких трубопроводах происходят большие потери энергии, обусловленные гидродинамическим сопротивлением. However, in such pipelines, large energy losses occur due to hydrodynamic resistance.
Известен целый ряд технических решений, направленных на снижение гидродинамического сопротивления в трубопроводах. Например, гидродинамическое сопротивление снижают путем применения различных средств для создания кольцевого пристенного слоя маловязкой жидкости, транспортировкой смеси в расслоенном режиме (создают подстилающий слой из воды), наносят на внутреннюю поверхность труб специальные покрытия, вводят в поток поверхностно-активные вещества или полимеры. Однако, все эти способы требуют больших дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат, особенно для магистральных трубопроводов. A number of technical solutions are known aimed at reducing the hydrodynamic resistance in pipelines. For example, the hydrodynamic resistance is reduced by using various means to create an annular wall layer of a low-viscosity fluid, transporting the mixture in a layered mode (create an underlying layer of water), special coatings are applied to the inner surface of the pipes, surfactants or polymers are introduced into the flow. However, all these methods require large additional capital and operating costs, especially for trunk pipelines.
Из теории известно, что в расширяющихся трубах, то есть, в диффузорах, в которых отсутствует отрыв пограничного слоя (так называемых безотрывных диффузорах) сопротивление трения может быть меньше, чем в прямой круглой цилиндрической трубе с эквивалентным диаметром. И теоретически могут существовать такие диффузоры, в которых трение равно нулю. Таким образом, снижения гидродинамического сопротивления (далее по тексту ГС) можно добиться путем замены цилиндрической трубы на трубу состоящую из ряда диффузорных секций, т. е. на трубу с периодически меняющимся поперечным круговым сечением, иначе говоря, на волновую трубу. Подобное конструктивное решение меняет также характеристики тепломассообмена, и именно поэтому подобные трубы используются в различных теплообменниках. It is known from theory that in expanding pipes, that is, in diffusers in which there is no separation of the boundary layer (the so-called continuous diffusers), the friction resistance can be less than in a straight round cylindrical pipe with an equivalent diameter. And theoretically there can exist such diffusers in which the friction is zero. Thus, hydrodynamic drag reduction (hereinafter referred to as HS) can be achieved by replacing the cylindrical pipe with a pipe consisting of a number of diffuser sections, i.e., a pipe with a periodically changing transverse circular section, in other words, a wave pipe. A similar design solution also changes the characteristics of heat and mass transfer, and that is why such pipes are used in various heat exchangers.
Вообще исследования течений в трубах переменного сечения немногочисленны и все они, в основном, проводились в симметричных волновых трубах, когда длина диффузора равна длине конфузора. При этом никто не высказывал даже идею о том, что за счет выбора длинного диффузорного, короткого конфузорного участков в трубах переменного сечения (т. е. в асимметричных трубах) можно получать снижение ГС по отношению к круглой цилиндрической трубе с эквивалентным радиусом, то есть радиусом, равным среднему радиусу трубы переменного сечения. In general, studies of flows in tubes of variable cross-section are few and all of them were mainly carried out in symmetric wave tubes, when the length of the diffuser is equal to the length of the confuser. At the same time, no one even expressed the idea that by choosing a long diffuser, short confuser sections in pipes of variable cross-section (i.e., in asymmetric pipes), it is possible to obtain a decrease in HS with respect to a round cylindrical pipe with an equivalent radius, that is, a radius equal to the average radius of the pipe of variable cross-section.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является симметричная волновая труба, состоящая из секций, образованных диффузорами и конфузорами, имеющими криволинейными образующие, со следующим соотношением основных параметров (определенным заявителем по материалам):
Lo - общая длина диффузора и конфузора, м;
Lg - длина диффузора, м.The closest in technical essence to the proposed one is a symmetric wave tube, consisting of sections formed by diffusers and confusers having curvilinear generators, with the following ratio of the main parameters (determined by the applicant for the materials):
Lo is the total length of the diffuser and confuser, m;
Lg - diffuser length, m.
Однако, при транспортировке жидкостей и газов, такая труба с таким соотношением параметров не снижает ГС по сравнению с обычной цилиндрической трубой, так как эффект снижения ГС в диффузоре компенсируется повышением ГС в конфузоре, ввиду их полной симметричности. Кроме того, невыполнение диффузора безотрывным, не позволяет снизить ГС даже в диффузоре. However, when transporting liquids and gases, such a pipe with such a ratio of parameters does not reduce the HS compared with a conventional cylindrical pipe, since the effect of a decrease in the HS in the diffuser is compensated by an increase in the HS in the confuser, due to their full symmetry. In addition, the non-performance of the diffuser without separation, does not allow to reduce the HS even in the diffuser.
Цель изобретения - разработать трубопровод, в котором максимально снижено гидродинамическое сопротивление (ГС). The purpose of the invention is to develop a pipeline in which the hydrodynamic resistance (HS) is minimized.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что предложен трубопровод пониженного гидродинамического сопротивления (ГС), состоящий из секций, образованных последовательно соединенными диффузорами и конфузорами, имеющими криволинейные образующие, причем диффузор выполнен безотрывным и длиннее конфузора, при
Новым, по отношению к прототипу, является выполнение диффузора безотрывным и длиннее конфузора, а также геометрические параметры секции трубопровода.The essence of the invention lies in the fact that the proposed pipeline of low hydrodynamic resistance (HS), consisting of sections formed in series connected by diffusers and confusers having curvilinear generators, and the diffuser is continuous and longer than the confuser, with
New, in relation to the prototype, is the performance of the diffuser inseparable and longer than the confuser, as well as the geometric parameters of the pipeline section.
На чертеже изображен трубопровод, общий вид, где 1 - диффузор, 2 - конфузор. The drawing shows a pipeline, a General view, where 1 is a diffuser, 2 is a confuser.
Выбор длины диффузора обусловлен максимальным использованием эффекта снижения ГС в длинных безотрывных диффузорах. Конфузор служит как бы переходом к следующему диффузору. The choice of the length of the diffuser is due to the maximum use of the effect of reducing the horizontal well in long continuous diffusers. The confuser serves as a transition to the next diffuser.
Характер движения жидкости или газа в единичных конфузорах и диффузорах отличается от течения в секции, состоящей из диффузора и конфузора и тем более отличается от характера течения в трубопроводе, состоящем из большого числа диффузорно-конфузорных секций. Экспериментально определено, что для волновой трубы как и для прямой трубы, существует начальный участок, на котором формируются профили скорости. Только через 4-5 секций поток становится квазистационарным (что говорит о том, что существует не только взаимное влияние конфузоров на диффузоры, но также существует влияние одной секции на другую). The nature of the movement of liquid or gas in single confusers and diffusers differs from the flow in the section consisting of a diffuser and confuser, and even more so differs from the flow in a pipeline consisting of a large number of diffuser-confuser sections. It was experimentally determined that for a wave tube as well as for a straight tube, there is an initial section on which velocity profiles are formed. Only after 4-5 sections does the flow become quasi-stationary (which means that there is not only the mutual influence of confusers on diffusers, but also the influence of one section on another).
Снижение сопротивления наблюдается только на стабилизированном (квазистационарном) участке волновой трубы и имеет место при следующих условиях:
- течение должно быть безотрывным;
- соотношение Lg/Lo должно быть оптимальным с точки зрения минимизации ГС;
Первое условие выполняется подбором амплитуды "а" и длины волны Lo. Авторами установлено, что для безотрывного течения должно выполняться следующее условие (зависящее в общем случае от значения числа Рейнольдса):
Второе условие выполняется за счет правильного выбора длины диффузорного участка, при соблюдении первого условия. Авторами экспериментально установлено, что длина диффузорного участка Lg должна составлять (60-90% ) от длины волны Lo, т. е.A decrease in resistance is observed only in the stabilized (quasistationary) section of the wave tube and occurs under the following conditions:
- the flow should be continuous;
- the ratio Lg / Lo should be optimal from the point of view of minimizing the HS;
The first condition is satisfied by selecting the amplitude "a" and the wavelength Lo. The authors found that for an uninterrupted flow the following condition must be satisfied (depending in the general case on the value of the Reynolds number):
The second condition is satisfied due to the correct choice of the length of the diffuser section, subject to the first condition. The authors experimentally established that the length of the diffuser section Lg should be (60-90%) of the wavelength Lo, i.e.
Взаимное влияние конфузорного течения на диффузорное на стабилизированном участке таково, что профили скорости становятся менее заполненными не только в диффузорной, но и в начальной части конфузорной области. А это означает, что сопротивление трения становится меньше, чем в прямой трубе не только в диффузоре, но и в части конфузора ввиду инерционности, обусловленной вязкостью потока.
The mutual influence of the confusor flow on the diffuser flow in the stabilized area is such that the velocity profiles become less filled not only in the diffuser, but also in the initial part of the confusor region. And this means that the friction resistance becomes less than in a straight pipe, not only in the diffuser, but also in the confuser part due to the inertia caused by the viscosity of the flow.
В зависимости от геометрии трубы и соотношения длин диффузора и конфузора это изменение ГС может быть различным. Снижение ГС в трубах переменного сечения наблюдается только при некоторых сочетаниях основных геометрических параметров а, Lg, Lo:
Конкретные оптимальные значения этих параметров зависят от числа Рейнольдса и определяются экспериментально.Depending on the geometry of the pipe and the ratio of the lengths of the diffuser and the confuser, this change in the HS can be different. A decrease in the thickness in pipes of variable cross-section is observed only for some combinations of the basic geometric parameters a, Lg, Lo:
The specific optimal values of these parameters depend on the Reynolds number and are determined experimentally.
Так, например, для эквивалентного диаметра D = 40 мм, скоростях потока в пределах 5,7-40,3 м/сек, перемещаемая среда - воздух (кинематическая вязкость - 0,000015 м2/с); в этом эксперименте образующие диффузора и конфузора имели форму полупериода синусоиды (синусоида является достаточно плавной образующей для получения безотрывного течения). Диапазон чисел Рейнольдса, характеризующий поток составлял (15000-108000). При этом параметры трубопровода соответствовали
Экспериментальный многосекционный трубопровод был выполнен из дюралюминиевых патрубков, соединенных на фланцах, причем внутренняя поверхность этих патрубков была обработана токарными станками (с числовым программным управлением) для получения заданного профиля. Для этих условий получен оптимум по снижению гидродинамического сопротивления на 48% по сравнению с круглой трубой равного эквивалентного диаметра. Экспериментально авторами получено еще несколько аналогичных результатов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1657844, кл. F 17 D 1/08, 1988. The experimental multisectional pipeline was made of duralumin nozzles connected on flanges, and the inner surface of these nozzles was machined by lathes (with numerical control) to obtain a given profile. For these conditions, an optimum was obtained for reducing hydrodynamic resistance by 48% compared with a round pipe of equal equivalent diameter. Experimentally, the authors obtained several more similar results. (56) Copyright certificate of the USSR N 1657844, cl. F 17 D 1/08, 1988.
Claims (1)
где a - амплитуда образующей диффузора и конфузора, м;
Lo - общая длина диффузора и конфузора, м;
Lд - длина диффузора, м. PIPELINE, consisting of sections formed by successively connected continuous diffusers and confusers having curvilinear generators, characterized in that the diffuser is made longer than the confuser when
where a is the amplitude of the generatrix of the diffuser and confuser, m;
L o - the total length of the diffuser and confuser, m;
L d - the length of the diffuser, m
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5012600 RU2007660C1 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5012600 RU2007660C1 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Pipeline |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007660C1 true RU2007660C1 (en) | 1994-02-15 |
Family
ID=21589541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5012600 RU2007660C1 (en) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | Pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2007660C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042987A1 (en) * | 1997-03-24 | 1998-10-01 | Sergei Borisovich Osipenko | Device for influencing the flow of a fluid medium |
| WO2002016783A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Osipenko Sergey Borisovich | Device for effecting a flow of liquid medium |
| WO2018203769A1 (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Владимир Ьоррисович МИЛЕВСКИЙ | Method for the diversion and utilisation of water resources |
-
1991
- 1991-11-25 RU SU5012600 patent/RU2007660C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998042987A1 (en) * | 1997-03-24 | 1998-10-01 | Sergei Borisovich Osipenko | Device for influencing the flow of a fluid medium |
| WO2002016783A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Osipenko Sergey Borisovich | Device for effecting a flow of liquid medium |
| WO2018203769A1 (en) * | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Владимир Ьоррисович МИЛЕВСКИЙ | Method for the diversion and utilisation of water resources |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2519011C (en) | Helical piping | |
| DE69129024T2 (en) | ELBOW SYSTEM WITH LAMINARY FLOW | |
| FI93774C (en) | tube heat exchangers | |
| US4211277A (en) | Heat exchanger having internal fittings | |
| RU2020304C1 (en) | Streamlined surface for forming dynamic vortex structures in boundary and wall layers of solid media flows | |
| US6193191B1 (en) | Modified surface for reducing the turbulences of a fluid and transportation process | |
| US6102561A (en) | Device for enhancing heat transfer and uniformity of a fluid stream with layers of helical vanes | |
| RU2645861C1 (en) | Pipe in pipe type heat exchanger with rotating tube | |
| RU2325221C2 (en) | Use of three dimensional crossed diverter as element of pipe, drum or tower | |
| RU2007660C1 (en) | Pipeline | |
| US2985435A (en) | Heat-transfer apparatus | |
| US7041218B1 (en) | Static device and method of making | |
| US7264394B1 (en) | Static device and method of making | |
| US11739774B1 (en) | Flow modifying device with performance enhancing vane structure | |
| US20090090423A1 (en) | Method of forming a current that generates Tornado Like Jets (TLJ) embedded into the flow, and the surface for its implementation | |
| US3302701A (en) | Turbulence promoter for increased heat and mass transfer | |
| RU2528545C2 (en) | Pipeline transportation of gases and fluids and device to this end | |
| US3817319A (en) | Conduction of heat exchange fluids | |
| US3771589A (en) | Method and apparatus for improved transfer of heat | |
| SE441620B (en) | METAL ROWS WITH ROCK OR WEEKLY PARTIES | |
| SU1761248A1 (en) | Vortex generator | |
| RU2814319C1 (en) | Pipeline bend for transportation of multiphase flow | |
| RU2150644C1 (en) | Heat exchanger | |
| SU1040313A1 (en) | Heat exchange pipe | |
| RU2027969C1 (en) | Heat exchange element |