Устройство для регулирования концентрации добавок,снижающих турбулентное трение в трубопроводе

 

1..УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРА1Щ1 ДОБАВОК, СНИЖАЮЩИХ ТУРБУЛЕНТНОЕ ТРЕНИЕ В ТРУЮПРОВОДЕ , содержащее трубопровод с основньм сужающим устройством, дозирующую трубу , подсоединенную параллельно к трубопроводу , с дозирующим сзпкающим устройством и емкость добавок, о тличающееся тем, что, с целью экономии энергозатрат и добавок, на дозирующей трубе п«фред дозирующим сужающим устройством установлен датчик концентрации добавок, выполненный в виде, не менее двух трубок переменного сечения, соединенных параллельно , a емкость добавок снабжена диафрагмой, разделяющей емкость добавок на две полости, одна из которых заполнена добавками и подсоединена к дозирующему сужающему устройству , a другая - к дозирующей трубе до дозирующего сужающегд устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л ич айще е с я тем, что трубки переменного сечения датчика концентра (О ции добавок выполнены в виде последовательно соединенных коротких патрубков с соотношением площадей попе речньгх сечений 1:4 - 1:16 и длиной, равной стороне или диаметру большего из сечений. to о ю со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЮИ

РЕСПУБЛИН

O9} (И} з!51} С 05 D 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTOPCKOMV CSWIETFJlbCTRV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591086/18-24 (22) 11.05.83 (46) 23.10.84. Бюл. 9 39 (72) В.В.Чернюк (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.646.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 842730, кл. G 05 D 1/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 262090, кл. В 01 D 3/04, 1968 (прототип) . (54) (57) 1., УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ДОБАВОК ; СНИЖАЮЩИХ ТУРБУЛЕНТНОЕ ТРЕНИЕ В ТРУБОПРОВОДЕ, содержащее трубопровод с основным сужающим устройством, доэирующую трубу, подсоединенную параллельно к трубопроводу, с дозирующим сужающим устройством и емкость добавок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью экономии энергозатрат и добавок, на дозирующей трубе перед дозирующим сужающим устройством установлен датчик концентрации добавок, выполненный в виде не менее двух трубок переменного сечения, соединенных параллельно, а емкость добавок снабжена диафрагмой, разделяющей емкость до" .бавок на две полости, одна из которых заполнена добавками и подсоединена к дозирующему сужающему устройству, а другая — к дозирующей трубе до дозирующего сужающего устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что трубки переменного сечения датчика концентрации добавок выполнены в виде последовательно соединенных коротких патрубков с соотношением площадей попе-речных сечений 1:4 — 1:16 и длиной, равной стороне или диаметру большего из сечений.

11ZO

Изобретение относится к технике ре гулиров ания фи э ико-химических свойств жидких сред и может быть использовано для дозирования в жидкости, перекачиваемые по замкнутым трубо- 5 проводным системам добавок, снижающих турбулентное трение, например, высокомолекулярных полимеров с цепочным строением молекул, мицеллообраэующих поверхностно-активных ве- 1Î ществ (ПАВ) и др.

Известна система регулирования концентрации поверхностно-активного вещества в растворе, содержащая дат чики расхода ПАВ, растворителя и блок измерения поверхностного натяжения жидкости, подключенные к регулятору соотношения (1) „

Недостатком этой системы является невозможность применения ее для трубо. .2О проводных систем из-за того, что необходимая концентрация смешиваемых

ПАВ и его растворителя в приготавливаемом растворе обеспечивается регулированием расхода растворителя при

25 постоянном расходе ПАВ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее расходомерную диафрагму, установленную в трубопро- ЗО воде, инжекторный дозатор, снабженный клапаном, управляемым пнеBMàòèческим реле через обратный клапан с регулируемым дросселем, контрольную и основную емкости с жидким одоран- 35

ТоМ дозирующую и соединительные трубки. Движение дозируемой жидкости в одоризаторе осуществляется под действием перепадов давлений, возникающих на сужающих устройствах (диафраг-<б ме и инжекторе) при движении газа по трубопроводу, а также под действием ее собственного веса $2) .

Недостатком известного устройства является отсутствие элемента, конт 5 ролирующего и регулирующего концентрацию добавок, находящихся в потоке,, движущемся по трубопроводу.

Целью изобретения является экономия энергозатрат и добавок. 59

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования концентрации добавок, снижающих турбулентное трение в трубопроводе, содержащем трубопровод с основным су" 55 жающим устройством, дозирующую трубу подсоединенную параллельно к трубопроводу, с дозирующим сужающим уст293 2 ройством и емкость добавок, на дозирующей трубе перед дозирующим сужающим устройством установлен датчик концентрации добавок, выполненный в виде не менее двух трубок переменного сечения, соединенных параллельно, а емкость добавок снабжена диафрагмой, разделяющей емкость добавок на две полости, одна из которых заполнена добавками и подсоединена к доэирующему сужающему устройству, а другая — к дозирующей трубе до дозирующего сужающего устройства.

Кроме того, трубки переменного сечения датчика концентрации добавок выполнены в виде последовательно соединенных коротких патрубков с соотношением площадей поперечных сечений

1:4 — 1 16 и длиной, равной стороне или диаметру большего из сечений.

На чертеже представлено устройство для регулирования концентрации добавок, снижающих турбулентное тре,ние в трубопроводе.

Устройство содержит трубопровод 1 с основным сужающим устройством 2, доэирующую трубу З,подсоединенную параллельно к трубопроводу 1, с доэирующим)

1 сужающим устройством 4 и емкостью 5 добавок.

На дозирующей трубе 3 перед дозирующим сужающим устройством 4 установлен датчик концентрации добавок, выполненный в виде не менее двух трубок 6 переменного сечения, соединенных параллельно. Емкость 5 добавок снабжена диафрагмой 7, разделяющей емкость 5 добавок на две полости 8 и 9, одна из которых 8 заполнена добавками и подсоединена через трубопровод )О к дозирующему сужающему устройству 4, а другая 9 подсоединеиа через трубопровод 1 1 к дозирующей трубе 3 до дозирующего сужающего устройства 4. Для заполнения емкости 5 добавок добавками к ее днищу присоединена труба 12 с вентилем 13, а на трубопроводе 10 установлен вентиль 14,, предотвращающий попадание добавок в доэирующую трубу 3 при заправке ими емкости 5 добавок.

Принцип работы устройства основан на свойстве добавок„ снижающих турбулентное трение, снижать гидравлическое сопротивление гладких поверхностей, в т.ч. прямых труб постоянного диаметра, и увеличивать гидравлическое сопротивление сильно шерохова3 1120 тых поверхностей, большинства местных сопротивлений и трубок переменного сечения малых диаметров. При этом сопротивление трубок переменного се— чения прямо пропорционально концентрации добавок в потоке жидкости и возрастает в 2-10 и более раз по сравнению с аналогичными условиями течения чистого растворителя, Поэтому расход добавок в предложенном !О устройстве прямо пропорционален расходу жидкости в транспортирующем трубопроводе и обратно пропорционален концентрации находящихся в ней эффективных (не претерпевших механической деструкции и временной деградации) добавок, снижающих турбулентное трение.

Устройство работает следующим образом. зо

Емкость 5 добавок заправляют раствором добавок расчетной концентрации через трубу 12, предварительно закрыв вентиль 14 и открыв вентиль 13.

В заполненной добавками емкости 5 д добавок диафрагма 7 занимает крайнее верхнее положение, в опорожненной— крайнее нижнее. Расположение емкости 5 добавок ниже горизонтального участка СВ дозирующей трубы 3, к каторому подключены трубопроводы 10 и 11, исключает поступление добавок в трубопровод 1 при отсутствии в нем расхода жидкости.

При движении жидкости по трубопро35 воду 1 в точке А основного сужающего устройства 2 давление меньше, чем в точке Q трубопровода 1. Поэтому жидкость из точки 33 по дозирующей трубе 3 перетекает в точку А. Наличие дозирующего сужающего устройства 4 в дозирующей трубе 3 по той же причине приводит к движению жидкости из точки С через емкость 5 добавок к точке В.

«5

При этом в верхнюю полость емкости 5 добавок поступает жидкость, транспортируемая трубопроводом 1. Иэ нижней полости емкости 5 добавок, благодаря наличию диафрагмы 7, вытекает >р тот же объем жидких добавок, которые, двигаясь по трубопроводу 10 и через конечную часть дозирующей трубы 3, достигают точки А, где перемешиваются с жидкостью, транспортируемой по трубопроводу 1.

На трубопроводных системах, где жидкость перекачивается по замкнуто293

I Д му контуру, устройстцо устанавливают -.ÿK, чтобы жидкость по трубопроводу 1 двигалась в направлении от точки D к точке А. Тогда добавки, поступившие из емкости 5 добавок в точку А трубопровода 1, достигнут точ— ки Р после того, как пройдут с жидкостью весь путь по замкнутому контуру трубопроводной системы. В точке D в дозирующую трубу 3 поступает уже жидкость с добавками. С увеличением концентрации добавок в перекачиваемой жидкости сопротивление дат Hõà концентрации добавок возрастает пропорционально концентрации добавок, что приводит к уменьшению расхода ответвленного потока жидкости, движущегося по дозирующей трубе 3, и соответственно к уменьшению количества добавок, поступающих из емкости 5 добавок в трубопровод 1. Когда концентрация добавок достигнет заданной ойтимальной величины, устройство пополняет поток жидкости добавками в количестве, необходимом для восполнения части добавок, претерпевших в замкнутой трубопроводной системе механическую деструкцию или временную деградацию и тем самым потерявших свойство снижать турбулентное трение.

Трубки 6 переменного сечения— это:последовательно соединенные короткие патрубки круглого илн прямоугольного поперечного сечения с соотношением площадей i:4, — 1:16 и длиной, равной стороне или диаметру большего из сечений. Диаметры патрубков

0 5-20 мм. Чем меньше диаметры пат-. рубков, тем в большей степени гидравлическое сопротивление трубок 6 переменного сечения зависит от наличия добавок в потоке, т.е. возрастает их чувствительность к добавкам.

Инерционность предложенного устройства зависит от времени прохождения жидкостью дозирующей трубы Э и снижается уменьшением длины дозирующей трубы и увеличением скорости движения по ней жидкости. Для снижения потерь давления в дозирующей трубе диаметр ее увеличивают, так как при одинаковых значениях скорости движения жидкости в нескольких трубах разных диаметров потери давления будут наименьшими в той трубе, диаметр которой наибольший. Соответственно, с увеличением диаметра увели екав 7739/34 Тираж 841 Подписное.ФМи ел ПО "Патент", г. ужгород, ул.проектная,4 чивается и расход жидкости через довирующую трубу. Для пропуска этого расхода увеличивают количество трубок переменного сечения, так как увеличение их диаметров нежелательно во избежание снижения их чувствительности к добавкам. При параллельном соединении трубок потери давления на каждой иэ них одинакоцы по величине и равны потере давления на датчике концентрации в целом (за выче том потерь на вход и выход с датчика).

Учитывая то, что преобладающая часть потерь давления в дозирующей трубе 3 приходится на датчик концентрации добавок, его гидравлическое сопротивление, которое прямо пропорционально концентрации добавок в трубопроводе 1 является определяющим при установлении величины расхода потока жидкости, движущегося через трубу 3 и соответственно расхода до— бавок из емкости 5 добавок, подаваемых в трубопровод 1.

20293 б

Далее устройство осуществляет контроль и регулирование концентрации эффективйых добавок, снижающих турбулентное трение, В жидкости, перекачиваемой по замкнутой трубопроводной системе. Регулирование обеспечивается изменением расхода добавок, вводимых в трубопровод.

3а счет непрерывного автоматического контроля концентрации эффективных добавок, находящихся в движущейся по трубопроводу жидкости, и автоматизации процесса дозирования добавок по двум параметрам (по расходу

15 жидкости и концентрации наличных в потоке добавок) достигается экономия добавок и экономия энергии, затрачиваемой на транспортирование жидкости по трубопроводу. Экономия энергии

20 являетсч следствием стабилизации во ,времени величины относительного сниже-, ния гидравлического сопротивления.

В зависимости от неравномерности расхода жидкости в трубопроводе эконо25 мия вводимых добавок может достигать

1-57 и более.