Способ подавления колебаний давления при соединении четного количества напорных потоков в общий поток
Использование: в газопроводах, трубопроводах .высокого давления на электростанциях, трубопроводном транспорте, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность: для подавления колебаний давления при соединении четного количества напорных потоков в общий поток, при к ром несколько независимых напорных потоков предварительно соединяют в промежуточные потоки , соединяемые затем в общий поток, все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных потоков в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения а промежуточные лотоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствующем противофазе амплитуд второй гармоники колебаний давления ламинарного потока Кроме того, для достижения наибольшего эффекта подавления колебаний, во всех напорных и промежуточных потоках, соединенных с общим потоком в одном месте, формируется одинаковая средняя скорость течения рабочей среды. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 1 ИЛ.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4952752/29 (22) 25.04.91 (46) 30.1 2.93 Бюй Мя 47-48 (76) Приступа Николай Савельевич (54) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
ДАВЛЕНИЯ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЧЕТНОГО КОЛИЧЕСТВА НАПОРНЫХ ПОТОКОВ В ОБЩИИ
ПОТОК (57) Использование: в газопроводах, трубопроводах ,высокого давления на электростанциях трубопроводном транспорте, химической и нефтеперерабатывающей промышленности Сущность: для подавления колебаний давления при соединении четного количества напорных потоков в общий поток, при к ром несколько независимых напорных потоков (в) И (и) 2005257 С1 (51) 5 F16 L55 64 предварительно соединяют в промежуточные потоки, соединяемые затем в общий поток все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных потоков в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения, а промежуточные потоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствуккцем противофазе амплитуд второй гармоники колебаний давления ламинарного потока Кроме того, для достижения наибольшего эффекта подавления колебаний, во всех напорных и промежуточных потоках соединенных с общим потоком в одном месте, формируется одинаковая средняя скорость течения рабочей среды.1 з.пф-лы, 1 ип..
2005257
x(2 kf т-ак) (2) при k = 1,2,3...
f =1 c/(с — v), (3) 50
P (t) = Pp+pc Sp+ (c+n) — 0k)+P(t ) при k=1.2.3,... (4) Изобретение может найти применение в газопроводах, трубопроводах высокого давления на электростанциях, трубопроводном транспорте в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Известно соединение четного количества напорных потоков в общий поток,с использованием промежуточных потоков, однако при этом потоки прокладывают обычно по кратчайшему расстоянию к общему потоку, При таком соединении напорных потоков не достигается максимального уменьшения пульсаций давления в общем потоке.
Цель изобретения — повышение эффективности подавления колебаний давления.
Поставленная цель достигается тем, что при способе подавления колебаний давле. ния при соединении четного количества на-. порных потоков в общий поток, при котором несколько независимых напорных потоков предварительно соединяют в промежуточные потоки, соединяемые затем в общий поток, все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных пото- 25 ков в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебания давления основной гармоники ламинарного течения, а промежуточные потоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствующем 30 противофазе амплитуд второой гармоники колебаний давления ламинарного потока.
Кроме того, во всех напорных и промежуточных пото,:;ах, соединенных с общим потоком в одном месте. формируется одина- 35 ковал средняя скорость течения рабочей среды.
Способ соединения напорных потоков в общий поток поясняется чертежом.
Напорные потоки от насосов 1 соединяются попарно (2 и 3)(4 и 5) в промежуточные потоки б (7), затем промежуточные потоки 6 и 7 подсоединяются в одной точке к общему потоку 8. Напорный поток 2 (4) соединяется в напорным потоком 3 (5) в месте, соответствующем противофазе амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинарного течения, а промежуточный поток 6 вместе с потоком 7 подсоединяется к общему потоку 8 в месте, соответствующем противофазе амплитуд второй гармоники колебаний давления ламинарного течения, Пульсирующий поток при малых скоростях движения можно представить равенством
Р (t } = Р<, + р с ф (t ) + р (с ),(1) где P(t) — полное давление в напорном потоке в момент времени t;
Р, — постоянная составляющая давления; р С ф (t ) — переменная составляющая давления ламинарного течения;, р удельная масса движущегося в потоке вещества (газа. пара,...); с — скорость звука в веществе потока; ф(t) — периодическая функция изменения скорости вещества потока; р (t) — переменная составляющая давления турбулентного течения.
Согласно равенству (1) всякая периодическая функция, удовлетворяющая условиям Дирихле (кусочная непрерывность, ограниченность и конечное число экстремумов на периоде), может быть представлена рядом Фурье по тригонометрическим функциям
p (t ) = So +,, Ак cos x
Здесь периодическая функция изменения скорости вещества потока выражена суперпозицией гармонических колебаний кратных частот: Ug = 2itkfo с амплитудами
Ак и начальными фазами Qp. So — это постоянная составляющая скорости вещества, à fo — частота основной гармоники, При скоростях движения, близких к скорости звука. в веществе потока необходимо учитывать эффект Доплера (2). Для рассматриваемого способа важен случай, когда колебания скорости вещества распространяются по ходу потока, поэтому где f — частота основной гармоники колебания скорости вещества потока с учетом эффекта Доплера, u — средняя по времени скорость перемещения потока.
Подставив значение (2) в уравнение (1) и, учтя эффект Доплера (3) получаем, что напорный поток описывается уравнением
+p с, Ак cos (.2 л k fn с tб, k=1
2005257 у> =л, при п - 1,3,5„..
При этом в метрах разница длин напорных потоков в каждой паре будет выражается равенством
h, f„= и (c + v) б 2 fo (6) при n - 1,3,5,...
Для потоков 2 и 4 при этом можно запиc3Tb, что
Р2,4 (t ) =-pc g Ak cos (2И1с foc t б (c+V) — Qk -У,) е при k 1,2,3,... и и - 1,3 5" (7) Складывая (7) с ламинарной составляющей из (4) получаем, что ламинарная составляющая в промежуточных потоках 6 и 7 примет вид
Рлр(t) =рс А cos(2л1с f > и =лп при и - 1,3.5,... (9) При этом в метрах разница длин промежуточных потоков будет выражаться равенСТВОМ Для простоты анализа изменения ламинарной составляющей допускаем, что средняя скорость перемещения вещества во всех потоках одинакова, а площади сечений потоков 2, 3, 4 и 5 равны между собой. Для того, чтобы фаза амплитуд колебаний давления основной гармоники ламинэрного течения были противоположны в месте соединения напорный потоков 2 и 3 (4 и 5) необходимо, чтобы разницы длин потоков равнялась нечетному количеству полуволны, т.е. hl« = п (с+v}/4f. при n - 1.3,5,.„ (10) 5 Для потока 6 можно записать, что ОО Рв (t) =pс, Ak сбз (2 k foc t / k=1 10 (с+v) — Qk — уп) ° Робщ (t } = Ро +p с So + ф (т ), (12) 25 где ((t) — турбулентная составляющая давлением в общем потоке 8 от насосов 1. Колебания давления турбулентной составляющей вследствие смещения фаз при сложении потоков значительно уменьшэют3D ся Выбор одинаковой скорости перемещения потока во всех напорных и промежуточных потоках позволяет достичь наибольшего эффекта уменьшения пульса35 ций давления. Это условие позволяет также очень йросто вычислить площадь сечения потоков. Например, если площади Si и S2 сечения напорных потоков 2 и 3 (4 и 5) равны между собой, т.е. S1- Sg - $, (это справед40 пиво при одинаковом расходе через все насосы), то площадь сечения промежуточного потока 6 (7) равна (13) $пр 25н Для того, чтобы средняя скорость перемещения потоков не изменялась необходимо, чтобы площадь врезки в общий поток была равна Ssp 2Яор (14) Если потоки пропускают через трубопроводы, то внутренние диаметры этих тру55 бопроводов можно записать как dnp Q Он, pep 2он при k 2,4,6,... и и = 1.3,5,, (11) Складывая (8) с (11) получаем, что колебания давления ламинарной составляющей после сложения потоков 6 и 7 в общем потоке 8 становится равными нулю, Таким образом пульсация давления от 2р насосов i в общем потоке 8 запишутся равенством.7 2005257 Составитель Н.Приступа Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н, Ревская Редактор Заказ 3429 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Произв >дственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101 Использование предлагаемого способа позволит без дополнительных затрат (только за счет выбора оптимального соединения напорных и промежуточных потоков) значительно снизить колебания давления в общем потоке. Способ простой. При его использовании не увеличивается гидравлическое сопротивление соединения. Использование предлагаемого способа позволит значительно уменьшить расходы на разраФормула изобретения 1, СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЧЕТНОГО КОЛИЧЕСТВА НАПОРНЫХ ПОТОКОВ В ОБЩИЙ ПОТОК, при котором несколько независимых- напорных потоков предварительно соединяют в промежуточные потоки, соединяемые затем в общий поток, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности подавления колебаний давления, все промежуточные потоки формируют путем соединения двух напорных потоков в месте, соответствуюботку и совершенствование гасителей колебаний давления в трубопроводах. (56) Солодовников А.И. и Спиваковский А.М, Основы теории и методы спектральной об5 работки информации: Учебное пособие.— Л.; Изд-во Ленинградского университета, 1986, с.43. Дубровский И.M.. Егоров Б.B. и Рябошапка К П. Справочник по физике. — Киев: 10 "Наукова думка", 1986, с.203. щем противофазе амплитуд колебаний .давления основнои гармоники ламинарно15 ro течения, а промежуточные потоки попарно соединяют с общим потоком в месте, соответствующем противофазе амптитуд второй гармоники колебаний давле20 ния ламинарного потока. 2, Способ по A.t, отличающийся тем, что во всех напорных и промежуточных потоках, соединенных с общим потоком в одном Месте, формируется одинаковая 25 средняя скорость течения рабочей среды, 
