RU2802739C1

RU2802739C1 - Method of pressure hydraulic transport of goods through the pipeline

Info

Publication number: RU2802739C1
Application number: RU2023105544A
Authority: RU
Inventors: Андрей Иванович Ахременко
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-08-31

Abstract

FIELD: hydrotransport.

SUBSTANCE: method of pressurized hydrotransport of goods through a pipeline consists in the fact that compressed air is periodically introduced into the flow of the transporting liquid in the initial section of the pipeline at a given frequency. Compressed air is injected with a frequency in the range (f/f_o) ^0.5 =0.45-0.6 (where f is the gas supply frequency, Hz; f_o =1 Hz is a characteristic frequency equal to the upper limit of the recommended values) in an amount necessary to create flow pulsations with amplitude A. The amplitude corresponds to the difference between the design velocity of the pulp V_d and the siltation velocity V_sof the transported material.

EFFECT: increased efficiency of pressurized hydrotransport of cargo in a pulsating carrier fluid flow.

1 cl

Description

Изобретение относится к технике гидромеханизации, а именно к способу гидротранспорта грузов по трубопроводу, и может быть использовано при гидравлическом транспортировании песка, гравия и песчано-гравийных смесей по трубопроводу.The invention relates to hydromechanization technology, namely to a method for hydraulic transport of cargo through a pipeline, and can be used for hydraulic transportation of sand, gravel and sand-gravel mixtures through a pipeline.

Известен способ гидравлической транспортировки мелкозернистых материалов и устройство для его реализации (патент РФ №2309885, МПК B65G 53/30, B65G 53/52, E21D 9/13, опубл. 10.11.2007, БИ №31). В данном способе для транспортировки материалов используется импульсная подача в трубопровод жидкости и газа. Причем газ подают преимущественно в конечной фазе импульса подачи жидкости таким образом, что порция газа проходит сквозь только что разрыхленный жидкостью слой частиц суспензии с обеспечением формирования отдельных подвижных пробок суспензии. За счет этого становится возможным движение потока в наклонных и вертикальных трубах по принципу эрлифта. Однако, данный способ связан с рядом технологических и технических трудностей: необходимо оборудование не только для импульсной подачи газа, но и жидкости. Требуется увязка режимов подачи жидкости и газа и др.There is a known method for hydraulic transportation of fine-grained materials and a device for its implementation (RF patent No. 2309885, IPC B65G 53/30, B65G 53/52, E21D 9/13, publ. November 10, 2007, BI No. 31). In this method, pulsed supply of liquid and gas into the pipeline is used to transport materials. Moreover, the gas is supplied predominantly in the final phase of the liquid supply pulse in such a way that a portion of the gas passes through the layer of suspension particles just loosened by the liquid, ensuring the formation of separate movable plugs of the suspension. Due to this, it becomes possible to move the flow in inclined and vertical pipes according to the airlift principle. However, this method is associated with a number of technological and technical difficulties: equipment is needed not only for pulsed supply of gas, but also liquid. Requires coordination of liquid and gas supply modes, etc.

Известен также способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, заключающийся в том, что в поток транспортирующей жидкости вводят сжатый воздух (а.с. СССР №626541,МПК B65G 51/01, опубл. 30.06.1979). Однако при этом увеличивается несущая способность только в районе подачи воздуха. Дальше воздушные пузырьки поднимаются вверх, сливаются в один сплошной и практически не влияют на эффективность гидротранспорта.There is also a known method of pressure hydraulic transport of goods through a pipeline, which consists in introducing compressed air into the transporting liquid flow (AS USSR No. 626541, IPC B65G 51/01, publ. 06/30/1979). However, this increases the load-bearing capacity only in the air supply area. Then the air bubbles rise upward, merge into one continuous bubble and have virtually no effect on the efficiency of hydraulic transport.

Наиболее близким изобретением (прототипом) является способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, в котором, с целью снижения энергозатрат на транспортирование, в начальный участок трубопровода осуществляется импульсная подача сжатого воздуха (а.с. СССР №1009943, МПК B65G 53/30, опубл. 07.04.1983). Способ позволяет повысить несущую способность потока по всей длине трубопровода, т.к. введение воздуха порциями создает пульсации потока, в котором происходит формирование эпюры скоростей, близкой к прямоугольной. Скорость потока в зоне максимальной концентрации твердого материала оказывается выше, чем в стационарном потоке, что позволяет снизить среднюю скорость течения в 1.3-2.0 раза, не снижая скорости перемещения материала, и за счет этого уменьшить потери напора или увеличить дальность подачи гидросмеси при одинаковых с обычными системами насосах (Покровская В.Н. Устойчивость режимов гидравлического транспортирования//Совершенствование техники и технологии складирования отходов в условиях комплексного использования недр: Сб. науч. тр./Механобр. - Л.,1984, с. 16-21). Кроме того, пузыри воздуха проходя в верхней части сечения трубопровода, ссужают его живое сечение, благодаря чему происходит локальное увеличение скорости под пузырями и, соответственно, увеличение несущей способности потока. В данном изобретении предлагается и формула для определения частоты подачи сжатого воздуха, формирующего частоту колебаний самого потока жидкости. При этом ничего не говорится о том, как задается необходимая амплитуда колебаний, которая наряду с частотой является одной из главных характеристик пульсирующего потока и определяет эффективность переноса грузов.The closest invention (prototype) is a method of pressure hydraulic transport of goods through a pipeline, in which, in order to reduce energy costs for transportation, a pulsed supply of compressed air is carried out into the initial section of the pipeline (AS USSR No. 1009943, IPC B65G 53/30, publ. 04/07/1983). The method allows you to increase the load-bearing capacity of the flow along the entire length of the pipeline, because the introduction of air in portions creates pulsations of the flow, in which a velocity diagram close to rectangular is formed. The flow speed in the zone of maximum concentration of solid material turns out to be higher than in a stationary flow, which makes it possible to reduce the average flow speed by 1.3-2.0 times without reducing the speed of movement of the material, and due to this reduce pressure losses or increase the hydraulic mixture supply range at the same as conventional pump systems (Pokrovskaya V.N. Stability of hydraulic transportation modes//Improvement of equipment and technology for waste storage in the conditions of complex use of subsoil: Collection of scientific works/Mechanics - L., 1984, pp. 16-21). In addition, air bubbles passing in the upper part of the pipeline cross-section narrow its live cross-section, due to which there is a local increase in the speed under the bubbles and, accordingly, an increase in the load-bearing capacity of the flow. This invention also proposes a formula for determining the frequency of compressed air supply, which forms the oscillation frequency of the fluid flow itself. At the same time, nothing is said about how the required oscillation amplitude is set, which, along with frequency, is one of the main characteristics of a pulsating flow and determines the efficiency of cargo transfer.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности напорного гидротранспорта песка, гравия и песчано-гравийных смесей в пульсирующем несущем потоке жидкости.The technical result of this invention is to increase the efficiency of pressure hydraulic transport of sand, gravel and sand-gravel mixtures in a pulsating carrier fluid flow.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу, заключающийся в том, что в поток транспортирующей жидкости в начальный участок трубопровода вводят сжатый воздух периодически с заданной частотой.The technical result is achieved by the fact that a method of pressure hydraulic transport of goods through a pipeline is proposed, which consists in introducing compressed air periodically into the flow of the transporting liquid into the initial section of the pipeline at a given frequency.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является то, что сжатый воздух вводят с частотой в диапазоне (f/f_o)^0.5=0,45-0,6 (где f - частота подачи газа, Гц; f_o=1 Гц - характерная частота, равная верхней границе рекомендуемых значений) в количестве, необходимом для создания пульсаций потока с амплитудой А, соответствующей разности расчетной скорости движения пульпы V_p и скорости заиления V_з транспортируемого материала.Distinctive features of the proposed invention is that compressed air is introduced with a frequency in the range (f/f _o ) ^0.5 =0.45-0.6 (where f is the gas supply frequency, Hz; f _o =1 Hz is the characteristic frequency equal to the upper limit of the recommended values) in the amount necessary to create flow pulsations with amplitude A corresponding to the difference between the calculated speed of movement of the pulp V _p and the siltation speed V _{z of} the transported material.

Способ характеризуется созданием в потоке гидросмеси пульсаций путем импульсной подачи сжатого воздуха в начальный участок трубопровода с заданной частотой для создания колебаний потока с оптимальной амплитудой.The method is characterized by the creation of pulsations in the hydraulic mixture flow by pulsed supply of compressed air to the initial section of the pipeline with a given frequency to create flow oscillations with an optimal amplitude.

На груз (песок, гравий или песчано-гравийную смесь), находящийся в трубопроводе воздействуют подаваемой от насоса жидкостью, а в начальный участок трубопровода сразу за насосом вводят сжатый воздух с заданной частотой f в количестве, необходимом для формирования в потоке пульсаций с амплитудой A=V_р-V_з (где V_p - расчетная скорость движения пульпы, V_з - скорость заиления транспортируемого материала). Эффективность предлагаемого рабочего диапазона колебаний пульсирующего потока доказана экспериментальными исследованиями, опытными испытаниями, а также внедрением результатов исследований (см. Ахременко А.И. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: 1990, с. 18).The load (sand, gravel or sand-gravel mixture) located in the pipeline is affected by the liquid supplied from the pump, and compressed air with a given frequency f is introduced into the initial section of the pipeline immediately after the pump in the amount necessary to form pulsations in the flow with amplitude A= V _r -V _z (where V _p is the estimated speed of movement of the pulp, V _z is the siltation speed of the transported material). The effectiveness of the proposed operating range of pulsating flow oscillations has been proven by experimental studies, pilot tests, as well as the implementation of research results (see Akhremenko A.I. Abstract of the dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences. L.: 1990, p. 18).

В качестве источника подачи сжатого воздуха может применяться компрессор (обязательно поршневой и относительно маломощный). Рекомендуемая частота подачи воздуха (соответствующая частоте создаваемых в потоке пульсаций) и амплитуда колебаний могут быть легко определены на основании опытных данных и справочной литературы (например, используя «Пособие по проектированию гидравлического транспорта (к СНиП 2.05.07-85) / Промтрансниипроект - М.: Стройиздат, 1988. - 40 с. и др.).A compressor (necessarily piston and relatively low-power) can be used as a source of compressed air. The recommended frequency of air supply (corresponding to the frequency of pulsations created in the flow) and the amplitude of oscillations can be easily determined based on experimental data and reference literature (for example, using the “Handbook for the design of hydraulic transport (to SNiP 2.05.07-85) / Promtransniiproekt - M. : Stroyizdat, 1988. - 40 pp., etc.).

Технический результат достигается тем, что предлагается способ создания в потоке гидросмеси пульсаций путем импульсной подачи сжатого воздуха в начальный участок трубопровода с заданной частотой для создания колебаний потока с оптимальной частотой и амплитудой.The technical result is achieved by proposing a method for creating pulsations in the slurry flow by pulsed supply of compressed air to the initial section of the pipeline with a given frequency to create flow oscillations with the optimal frequency and amplitude.

Claims

A method of pressure hydraulic transport of goods through a pipeline, which consists in the fact that compressed air is periodically introduced into the flow of transporting liquid into the initial section of the pipeline at a given frequency, characterized in that compressed air is introduced with a frequency in the range (f/f _o ) ^0.5 = 0.45 -0.6 (where f is the gas supply frequency, Hz; f _o =1 Hz is the characteristic frequency equal to the upper limit of the recommended values) in the amount necessary to create flow pulsations with amplitude A, corresponding to the difference between the estimated pulp velocity V _p and siltation rate V _of the transported material.