Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода

 

Изобретение относится к устройствам для очистки внутренней поверхности трубопроводов от различных загрязнений, может быть эффективно использовано для очистки водопроводов, нефтепроводов, мазутопроводов и т.д. Цель - повышение качества и снижение энергоемкости очистки. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов содержит ряды возбудителей кавитации в форме усеченных конусов, установленных с возможностью свободного перемещения радиально по всему периметру кругового сечения обтекателя, при этом количество возбудителей кавитации в первом ряду N<SB POS="POST">1</SB> определяется исходя из соотношения N<SB POS="POST">1</SB>=φ(R<SB POS="POST">1</SB>+R<SB POS="POST">2</SB>)/1,5(R<SB POS="POST">1</SB>-R<SB POS="POST">2</SB>), а в последующих рядах определяется зависимостью N<SB POS="POST">I</SB>=N<SB POS="POST">1</SB>(R<SB POS="POST">1</SB>-R<SB POS="POST">2</SB>)I°<SP POS="POST">,557</SP>-φ(R<SB POS="POST">1</SB>+R<SB POS="POST">2</SB>) (I°<SP POS="POST">,557</SP>-1)/R<SB POS="POST">1</SB>-R<SB POS="POST">2</SB>, где R<SB POS="POST">1</SB> - радиус по наружным поверхностям возбудителей кавитации

R<SB POS="POST">2</SB> - радиус наружной поверхности обтекателя

I - порядковый номер ряда возбудителей кавитации, а расстояние между рядами возбудителей кавитации составляет (10-15) D<SB POS="POST">ср</SB>, где D<SB POS="POST">ср</SB> - средний диаметр возбудителей кавитации. Кроме того, возбудители кавитации во втором и последующих рядах имеют рифленую сетчатую поверхность, 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИДЛИСТИЧЕСНИ

РЕСГ1УЬЛИН (5ц 4 В 08 В 9/04 — R

"1 т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЖЗЕРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ 4

ПРИ ННт СССР (2, ) 4275935 731-12 ,. 2) 06. 06. 87 (46) 07.09,89. Бюл, М- 33 (71) Кировский политехнический ингтитут (72) P.10,Àêi!óðèí (53) 621. 024 (088, 8) (5o) Авторское свидетйльство СССР

N"- 521033, кл, В 08 В 9/04, 1974, (5 --) УСТРОЙСТВО ДГ1Я ОНИСТКИ ВНУТРЕН—

НЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РУБОП!РОВОДА (57) Изобретение относится к устройс гвам для очистки внутренней поверхности тоубопроводов от различных за ряз !е!..!й, мОжет быть эффективно испОльзованО для Очистки ВОдОпрОВОДОВ z нефтепроводов, мазутопроводов и т,д, Пель — повышение качества H снижение эн=ргоемкости очистки. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов содержит ряды возбуди..:-елей кавитации в форме усеченных к..зусов, уo ановленных с возможностью свободного перемещения радиально

Изобретение относится к области очистки вну!ренн!!х поверхностей трубопрогодов от различных промышленных загрязне ъгй и может быть эффективно использовано для очис" êè водопроводов,;!е.!!!Тепроводов, мазутопроводов

H г, д

Цел -!o изобретения является повышение качества и снижение энерГОемкосги очистки.

На фиг, 1 изображено устройство, разрез; на фиг, 2 — сечение А-А на фи

„„ЯО„„ЫО5ЫО

2 по всему периметру кругового сечения обтекателя, при "-том количество возбудителей кавитации в первом ряду п. определяется исходя из соотношения

li(R, + К,) — — а в последующих г рядах Определяется зависимостью, д,g7 . 0,5 7 п,(R,— R-) i — 1!(К "R 1(i — 1) где К, — радиус по наружным поьерхностям во-будителей кавитации; К вЂ” радиус наружной поверхнос i и обтекателя; i — порядковый номер ряда возбудителей кавитации„а расстояние между ряцами во".áóäèòåëåé кавитации составляет (10-,:-) d !, где d p средний диаметр возбудителей кавитаци..:. Кроме того. возбудители кавитации во втором и последующих рядах имею-. рифленую сетчатую поверхность.

1 з.п,ф-ль|, 2 ил.,2 табл, Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов содержит обтекатель 1, выполненный в виде сигарообразного тела, в гнездах 2 которого в радиальном направлении по всему его круговому периметру с возможностью свободного перемещения установлены B первом ряду возбудители 3 кавитации г форме уoB÷åíBûõ конусов„ переходящих в илиндры. с отношением расстояния между ними в среднем их поперечном сечении к среднему диаметру возбудителя кавитации

3, 5056710

d (с относительным свободным расс.р стоянием), равным а/dP= 0„4- О, б, во втором ряду — возбудители 4 кавитации в форме усеченных конусов у с рифленой сетчатой поверхностью (например, рифление сетчатое I по ГОСТУ) с а/с1, = 0,8-1,2, н третьем ряду— возбудители 5 кавктации с рифленой сетчатой поверхностью с а/г1 Б= 0„91,2, и средство для фиксации Положения обтекателя в трубопроводе 6, Возбудители 3-5 кавитацик,, установленные цилиндрической частьк? по периметру обтекателя 1, одноьременно представля(от собой средст:30 для фик— сации обтекателя 1 н труоопроноде 6.

Подвижность и плотiioc ..Ipl(37eг !»1!0 возбудителей кавптации 3-5 к от(к((аемой поверхностк обеспе liii3nto cH пос.- -0 редствам .упругих элементов 7. В оптекателе 1 пме(отся OTnepc I (IH 8 I. 9., предназначенные для закреп: епкя тросиков, посредстном ксторь(х производится перемещение всего ус.райстна 25 в трубопроводе, Каличест:зо возбудителей канитацкп и. Б нервам ряду определяется исходя пз ссотпо((ения а в последующих рядагх аг!1 здез-.яется зависимостью (7 и (Р. -(3.,) i —;? (R, (- :,,-, (т. " 1 )

П.—

7 r Р. „— 1 . „ где и — каличестгзо «озбудителей

n iiT ЦИП Б Па С!Из?! rr (O(r!CМ 17Б-.,!

R Р аДИ3! C По (3 QPr 3»rt tbÏ.I "rim P-Р настям возбудителей анктацкт! «

17. — РБДтдУс наРу"жнстй потзепх(тосгт и обтекателя„ порядковый номе(; ряда зоз— будптелей (санкт?(пни, Высота h 130ç(3óäèòåëåli кавитации

В ФОРМЕ УСЕт!ЕННЫХ КО(3УСО!3 «)анна 1!11 сРеДнемУ ДиаметРУ с1,у, Ра.ссгаяние между рядамч возбудителей берется р ан ным 1 0-1 5 их ср едчим диаметр ам .

Устройство для очистки гзнутреннй . поверхности трубопроводов работает следующим образом.

В трубопровод б под давлен(-::e» по- 55 дается жидкость. При обтекапкк ьозбудителей 3 со скорость(от Бьппе критической, создается первая зона кавитации, при гзбтекан !и возбудителей

4 — вторая лона кавитацки, =i при 00 гек?Н(ии возбудителей 5 — третья зона

Т«i!r. ti t 0 бр аз О.-i у(с((дкасти (Hol" акра . на создается кави тация нысо(сой кп(епсинности, tiOTopBH воздействует на о:(кз(ае (ую !lone .px?ter c Tn и максимально интенсифицирует процес" ачисткк, прп з том макс("»(аль?!о испаinüзуется мощность потока, Прк кавитаДк I n микраабьемах жкд:<ости проксхсдкт схлопывание огромного ?соличества

1 узырьков (Ii;3nnpil) Б результа (е чегo Бозникаюг местные ударные давленкя з дсз 10 МПа, кумулятив(пт(е струйки с оал!«(((ой скорость(о 250-300 и/с Бîз ейС-.Б:Ют 1(а ОЧКЩНЕМУЮ ПОБЕРХ??ОС ? И

Тd IКI 1 (!браза!(, Си Зда(О Гr",-. У-..О 3 .« аотlс C. к:IТСНСИБНО(; Г ?,IС ((,H tt

Вi.. г(r тl(lен . е !303 т "у дltт:. ДPI :.з.нв": i а—

?«Ни:3 форме усе (е!(Нь(х:со?(у; -Б ы:..?3 Б тс» неа;:хОд1мо с . О зда? .Ия ;. чи-щаема,! ",Онерхпас и i;авкт=ii, .-(n-n!c

?П(тн?тС тБПОСТ?- На ба:И.щril! Ыт(ри(:.С-., П.?!я ссзда((ия кan:;:7 ацк;.r Бы o;0:

1,(н.гс-. псин нас". и необход(". (о ума (ьща

Са:1(П!ЕСТБО Базбу!(т(т С Еt; КББ ITàt„!3V. (.ОС.IPДУrniiir Х PHÄHI.-, Т. ".. Ут;Е-титти—

«. -1 т(: (". 101ЦЗДИ с 30 б од? ь х са че:- ий on т

От тзяда к ря«ду Г! Illç с пота ку, Если

": ощади сноба,;i:ых с (ений, л ус—

ЕЛ:;. ОЩ(.тх РЯДОВ НЕ УБЕЛ:.1-ltinа- Ь „ . .;«Б?пгат Иу! COЗДаЕТСЯ ТОЛЬ& О За . 00—

-". —."!! "!."1 р i?да. "; а 3 а и р е,,l.(дущ .i и (зя, (,- 1— .? ?т с Т (С .?Б((Tаг(ИИ l. n : а О З((аНИH ilа С(еду(о(:,к!(г? р;.-дами бо.(-ь(па: 0 про т(лв;дав (е(ня. Ес.-(и же (рез.;ер (о увз-.ли -..??3;:1.;,0((;, 130" О т-,i!i тХ C Е, C «1ò П ЕД "(г

:Ят (0!3. ТÎ Д.II:iII«I За ?;апliTаt И.? за к:- кдь(!(рядам возоудителеи .:t» С . Е, СОЗД Е 1 СЯ т,.»тдтr«r i .., «., котс ":-ая а бла;(ас. — и! tlti T: (т(ес(с.--.

: i 1 1 -: : " . I r 3 r t G C Т Ь?О „ ."; К-ri t КЗ IC!! Е:(ИЯ КОЛПЧЕС; Ба БО n, 3 ,- бе<- ",Ст т((ЛБ а?O!; r, ;:.;:00 r7ÕO ;;3,»»Е — ПО-(;? т*. с.-(обод:(?т?х для поахала г дна=.: и сс е-. . . -Гй „ С . а (.013.10!! 3 ?ГC ПCРI!I! (6(I i ::1 :(т!I!i: с(". pi 1 гlрк ра331ичпых 130 Збуди p Iях "а-Бктации, При зтом Бь(держинались опти«!(ьг(ьпые с гочки 313ен3lя создания хавитацил максимальной интенсивности относительные свободны. расстояния между возбудителями каждого ряда (табл.- 1 и 2), Пля диаметров возбу-,. дителей d, = 10 мм давление перед гтервым рядом возбудителей изменялось до 0,8 МПа. Колит!естно возбудителей

1505610

7i (R> + Rq) 1,5(R, — R ) ется 7ÿê

М PQ д Д0 09

h/d«= 1,0, Р „— К а/d„, =

1,0. кавитации и, в первом ряду определяется. как где R — радиус внутренней поверхности трубопровода„

R — радиус наружной поверхностг обтекателя; средний диаметр возбудителя кавитации;

На основании большого количества опытов установлены оптимальные площа-9и свободных сечений между возбудителями последующих рядов и отношения значений = òèõ площадей к площади свободнсга сечения между возбудителями кавитации первого ряда. Площадь свободного сечения и между возбудиi телями определяется как

2 (d = Ld ш ° p. = 1!(к к )

k t (R, — Р ) г — (R, — R) (1 (Р, +

+ R.,) — (R Ä - Р.,)и), где я х — площадь проекции конического 9сзбудителя ка плоскость, перпендикулярную сксрсс "и потока; и. †количество возбудителей канитации н ряду.

На основании обработки опытных данньгх методом наименьших кнадратон получен закан изменения - уменьшения количества возбудителей кавитации и. последующих рядов 1 в виде . o,551 gg57 и,(R -К,) 1 -Г(К,+К,) (1 -1)

При этом выдерживались оптимальные свободные расстояния между возбудителямч в форме усеченных конусов: а/d« = 0,4-0,6 в первом ряду; а/d > = 0,8-1,2 во втором ряду и

a/d > =- 0,9-1,2 в третьем ряду при их высоте, равной среднему диаметру, Например, для трубопровода с внутренним диаметром 100 мм при среднем диаметре конического возбудителя кавытации dip=910 мм (Е,=50 мм; R2=40 мм) количества возбудителей кавитации в первом, втором и третьем ряду соответственно равны n „= 19; и = 15; и = 11.

Оптимач,-ные с точки зрения создания канитации максимальной интенсивнасти при минимальных энергоэатратах расстояния между возбудителями и их высота определены на основании боль- . шогс количества опытов. Интенсивность кавитации оценивалась по потере мас" сы и площади эрозии поверхности образцов из различных материалов (свин.за, стали Ст, 3, l 2#i 8Í10Ò,:, Приводятся зависимости интенсивности кавитации и затрат мощности от расстояния между возбудителями (табл. 1) и высоты (табл. 2), скорость потока V = 16 м/с, время испы" тания свинцовых образцов = 20 мин, угол при вершине конических назбу- ителей9 уст-новленных широким основанием к поверхности образца, равен 12

Таким образом„ при конических возбудителях без рифления кавитация с максимальной интенсивностью создается при расстоянии между ними a/d ð

= 0,4-0,6, а при конусах с рифленой сетчатой поверхчостью — при a/d

098-1,2. При этом затраты удельной мощнссти (мощности на очистку) минии чьныс. Удел9-.ная мощность апределягде P — полное давление (с учетом скоростного напора) перед возбудителями кавитации;

Ц вЂ” расход потока ж щкости.

Опыты показывают, что при высоте конических возбудителей, равной их среднему диаметру, в потоке со здае тся кавитация с максимальной интенсивностью. При этом затраты удельной мощности И д на очистку также минимальные.

Во втором и последующих рядах необходимо устанавливать возбудители кавитации в форме усеченных конусов с рифленой сетчатой поверхностью с а/с1,,=- 0,8-1,2 из тех соображений9

1 что при этих расстояниях не гасится кавитация за предыдущими рядами возбудителей из-за создания меньшего протинадавления. Кроме того, возбуди1505610 где Р,, Р— давления соответственна перед первым и за последним рядом возбудителей; скорости потока соответственно перед первым и за последним рядом возбудителей; — плотность жидкости.

Например, при давлении перед первым рядом возбудителей Р, = б50 кПА и скорости потока V, = 14 м/с при однорядных возбудителях атносительная55 величина используемой мощности равна

dN — 0,516. При двухрядных возбудитетели с рифленой сетчатой поверхностью при а/й 0,8"1,2 создают в потоке кавитацию с высокой интенсивностью, табл. 1) при малых затратах мощности. Таким образом, скачкообразный положительный эффект заключается в том, что интенсивность кавитации за вторым рядом возбудителей не ниже, чем за первым рядом, несмотря на некоторое понижение скорости обтекания второго ряда иэ-за увеличения сечения.

Расстояние между рядами возбудителей кавитации следует брать равным до 10-15 их средним диаметрам, так как при большей длине зоны кавитации увеличивается стационарность процесса кавитации, т.е. создается суперкавитация, которая обладает практически нулевой интенсивностью.

За счет создания нескольких зон интенсивной кавитации максимально используется энергия потока и таким образом максимальна интенсифицируют- 25 оя процессы очистки и уменьшаются удельные энергозатраты. Отнасительнан величина используемой мощности патака бИ определяемая как отношение раз 11 ности мощности потока перед первым

N1 и за последним рядам пазбуднтелел

N<, к мощности потока перед первым рядом возбудителей, характерирует 5 степень использования мощности патака, т.е, Р, .. 2

---) 2

dN лях -- 0,681, а при трехрядных ваз1

dN будителях р- = 0,90. Следовательно, при трехрядных возбудителях по сравнению с аднарядными мощность потока используется на 387 больше, Таким образом, предлагаемое устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов па сравнению с известнымн обладает повышенной интенсивностью процесса очистки при минимальных энергетических затратах за счет создания нескольких зан интенсивной кавитации и максимального использования энергии патока, р м у л а и з а б р

1. Устройство для ач»стки внутрен ней поверхности трубопровода, содержащее обтекатель в виде сигарообразного тела с установленными в ега радиальньгх и:".зах с вазмажност::ю перемещения возбудителями кавитации, являющимися одновременна средством для фиксации абтекателя в трубопроводе, а т л и ч а ю щ е е с я теь:, чта, с целью павьппения качества н снижения энергоемкости очистки, эо -:,.удитепи кавитации выполнены в виде усеченных конусов с высотой, равной их среднему диаметру, н устанавлень:

ыспедавательна в несколько рядов, г;ьи этом количество возбудителей кавитации в первом ряду и, определяется HB соотношения

1! (К 1 + Б.)

1,5(„-,) а в последующих рядах о предо ляе те в зависимостью . о,пппб ., 0,5"" п1(R1-Rz) z — Г(Я;+кq) t,1

R, где В„ - радиус па наружным поверхностям возбудителей кавитецни;

R — радиус наружной поверхности .обтекателя; порядковый номер ряда возбудителей кавитации, а расстояние между рядами возбудителей кавитации составляет (10-15)й, где и — средний диаметр возбудителей кавитации.

2. Устройство по и. 1, а т л и— ч а ю щ е е с я тем, чта ва втором н последующих рядах возбудители канитацни имеют рифленую сетчатую поверхность.

1505610

Таблица

Показатели t 79

1 30

340

615

117

420

525

778

209

24,4 14

34,5

8,9

59,6

7,3 5,4

Таблица 2

Показатели

1,2

462

857

566 74,6 24

18,9

10,6 43,1 76,1

Интенсивность кавитации ЛС, мг: конуса без рифлегия конуса с рифленой сетчатой поверхностью

Удел-,ная мощность

И к1 т

nG г конуса без риф.ге ния конуса с рифленой се;чатой поверхностью, рифление се тчатое I по ГОСТУ).

Интенсивность кавитации С, мг удельная мощность

N кЗт лт " sA ДС г

Значение показателя при относительном расстоянии между возбудителями а/d

1,2 1,0 08 06 04 02

6,6 13,8 32,4 280

Значение показателя относительной высоты конических возбудителей с рифленой сетчатой поверхностью (рифление сетчатое I по ГОСТУ) / p

1,0 0,8 0,6 0,4 I 505610

Составитель A.Ôoìè÷eâà

Техред Я,Дидье Корректор М.Иаксимииннец

Редактор И.Шулла

Заказ 5379/8

Тираж 535

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101