Исследование экспериментальных характеристик вихревого регулятора

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 6
А. Ю. ПАРХИМОВИЧ, А. А. СОЛОВЬЕВ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИХРЕВОГО РЕГУЛЯТОРА
Авторы статьи проводят исследование экспериментально полученных характеристик вихревого регулятора давления магистрального газа. В статье представлены данные многочисленных экспериментальных исследований, рассмотрены параметры выходного потока газа для различных вариантов конструктивного исполнения регулятора. Проведен анализ параметров потока, дросселируемого вихревыми трубами. Рассмотрена целесообразность и эффективность применения многоступенчатой системы вихревых регуляторов. Экспериментальные исследования- вихревая труба, регулятор давления- магистральный трубопровод- многокаскадная система вихревых труб
ВВЕДЕНИЕ
Система транспортировки газа от магистрального трубопровода до потребителя включает в себя ряд технических средств, обеспечивающих выполнение специальных задач, среди которых можно выделить два направления:
-
автоматическое поддержание заданного давления- -,
-
ратов и обмерзанию трубопроводов и арматуры.
Необходимость подогрева газа перед снижением
-
ратуры газа при дросселировании на регулирующих
,
необходимость дросселирования, т. е. прохождения
.
--
,
. ,
,
весьма неупорядоченный характер и его состояние невозможно точно определить с помощью средних. -
-
тором увеличении объема расхода (так как массовый расход постоянен). Этот процесс является необратимым и сопровождается увеличением энтропии, т. е.
-1 & lt- о ПРИ ^ & gt- 0.
?V)1
Снижение температуры при дросселировании характеризуется дифференциальным дроссельным эффектом Джоуля-Томпсона. Этот эффект проявляется для многосложных газов и его значение меняется от физических параметров и состава газа Так, для воздуха в среднем диапазоне давления снижение температуры составляет 2,5°С на ДР = 10атм, а для природного газа 4,5… 5 °C. В определенных условиях эта величина может менять знак (т.е. может наблюдаться подогрев газа при дросселировании). В рабочем диапазоне дросселирования давления газа на ГРС величина дроссельного эффекта практически не меняется и величина снижения температуры газов при дросселировании составляет 1530°. Это приво-
-
(-), -сталлообразованию тяжелых фракций и остаточных после осушки водяных паров. Сравнение параметров
-
,
эффекта Джоуля-Томпсона проявляется при высоких градиентах изменения давлений и резких изменениях проходных сечений [1,2].
1. ИСПЫТАНИЯ ВИХРЕВОГО РЕГУЛЯТОРА
Анализ параметров при дросселировании потока
,
диапазоне соотношения между & lt-аолодным" и «горячим» потоками их перемешивание дает осредненную
, —
-
во. Этот эффект был получен на /и = 1,0 с крестовиной, обеспечивающей перевод воздуха (газа) с «го"-ласть вихревой камеры с пониженным давлением через горячую трубку крестовины «горячего» потока. Кроме того, крестовина была выполнена в виде лопаточного венца с углом установки лопаток во
20° -сти и раскруткой потока вдоль оси трубы. Установка лопаточного венца позволило повысить температуру торможения «горячего» потока с 65±70°С с классической крестовиной до 185200°С с экспериментальной.
Полученные экспериментальные материалы по
-
зоне 0 & lt- и & lt- 1,0 позволили разработать вихревой ре, —
-
ратуры. Конструктивное исполнение разработанного вихревого редуктора представлено на рис. 1.
Первый этап испытаний экспериментальной , —
-
струкции крестовины.
,-ражательного диска диаметром порядка половины диаметра вихревой трубы (?од=20мм, ?вт=42мм) приводит к повышению температуры горячего потока на режиме и=1 с 75. 80 °C до 125. 130 С. Повышенное по отношению к «классическому» варианту (стандарт)
до значений и~ 0,7, затем данные измерений практически совпадают. При этом был сделан вывод, что характер изменения температурных перепадов для
(-
)
существующими методиками расчета [3,4].
Рис. 1. Конструкция вихревого редуктора
-
ринговым центром ОАО НИИТ была разработана
-
-
.
, —
ния горячего и холодного потоков по результатам многочисленных продувок на различных режимах ,
трубе при определенном соотношении расходов (и=0,5… 0,85) температура смеси оказывается выше
.
были получены при испытании вихревой трубы на природном газе с замером реальной температуры (
«Мотор»).
Эти данные идут в разрез с существующими представлениями о природе дроссельного эффекта
— , —
.
-
, —
-
вина такой конструкции качественно меняет картину
.
Сопоставления с раннее полученными данными по продувкам вихревой трубы с различными видами
, —
,
(рис. 2).
На режиме и=1 (прямое смешение) температура ««
2. 5 °C, а температура холодного выхода вихревой трубы с крестовинами без возврата потока снижалась на 6… 10С по отношению к входному. Таким образом, значение холодильного эффекта Д^ = ^ - t
,-(),
-
-
туры газа (изотермическое дросселирование). Температура горячего конца вихревой трубы при этом
,
но при определенном давлении резко возрастает до величин порядка 180 °C.




-& lt-
1
4-



¦ А
¦



О 0,2 0,4 0,6 0,8 1
М-
• Крестовина НИИТ Ж Различные варианты обычных крестоЕин
Рис. 2. Температура смешения холодного и горячего потоков при использовании различных крестовин
На режимах и& lt-1 крестовина обратного тока приводит к резкому возрастанию температуры горячего потока (до 115. 120 °C против 85. 90 С на соответст-) —
-
анту, но с превышением на 10. 15 °C. Расчет темпера,-ра может быть выше входной на 10. 12 °C.
_______ т Оп 40
------- 1КОЛр ^
— Рвы»™ 30
------Рвх, ИИ
Твых. °С
10
'-
0 200 400 600 300 1000 1200
Ї, с
Рис. 3. Данные экспериментальных исследований
На рис. 3 представлены данные экспериментальных исследований вихревого регулятора давления газа (ООО & quot-Баштрансгаз"-) для газораспределительных станций. Его уникальность заключается в том,
-
()
.
.
2. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
, —
пература Твх во всем временном диапазоне имеет
,
(-
). -
-
течения газа, которое имеет место в самом начале процесса. Вообще говоря, в начале регулятор давления продувают в течение двух-трех минут, прежде
-
.
10
дт, ис
-20
6 атм Д. 12 атк

і * Г * 3 б атм
4 * 4 + 48 атм
N

0 10 20 30 40 50
ДР, аги
Рис. 4. Массив экспериментальных данных в температурном интервале при различных перепадах давления
10
дт.
дт
24& gt-
ДТ
36'
дт.
-20
в
1 • *
. «III
і ¦ 11 •
?в • *» ¦. * І * ! і

16
Рис. 5. Массив экспериментальных данныхв температурном интервале от степени расширения
дГС
І

^*4
& quot-¦ 12 ато



24 ати




4


ати






13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Р=Р. -Р_
Рис. 6. Зависимость подогрева газа от величины
расширения в вихревом регуляторе
По экспериментальным данным и общим выводам данного регулятора была предложена многосту-пемчатая система из двух, трех и более ступеней последовательного редуцирования газа. Если взглянуть на зависимость подогрева газа от величины расширения в вихревом регуляторе (рис. 6), то видно что, при понижении давления с 4,8МПа до 0,6 МПа выходная температура получается (-1,-3 С)
Регулятор испытывался при следующих входных давлениях газа: 6, 12, 24, 36, 48 эти.
Результаты экспериментальных исследований
-
ны в среде МаШСДБ 11 (рис. 4, 5, 6, 7).
дГС
2 ати
•6 ати.
\ ч 24 ати.

36 ати.
. 48 ати,
Кри вая 1 ЖОУЛ5 ч-Томг сона
1 2 3 4 5
10 11 12 Пн
Рис. 7. Температурные характеристики регулятора при изменении входных и выходных параметров
ВЫВОДЫ
Анализ параметров при дросселировании потока
,
диапазоне соотношения между «холодным» и «горячим» потоками их перемешивание дает осредненную
, —
-
. следовательно, при снижении давления ступенчато -на первой ступени 4,8… 1,2 МПа, Пи=4- на второй —
1,2… 0,6 МПа, Пи=2 на первой ступени имеем — 7С, на второй + 4 °C.
-
-
,-ступени 4,8… 1,2 МПа, Пи=4- на второй — 1,2… 0,6 МПа, Пи=2- на третьей 0,6. 0,3 МПа, Пи=2. При
-
чейия (- 7 С), на второй (+ 4 С), на третьей (+3… +4С). Многоступенчатая конструкция доволь-
,, .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Плотни ко в, В. М. Регуляторы давления газа / В. М. Плотников, В. А. Подрешетников, А. П. Дроздов, В. У. Гончаров. Д.: Недра, 1982. 125 с.
2. ,.. /.. М.: Стройиздат, 1975, 439 с.
3. Мерку л ов, А. П. Вихревой эффект и его примене-
/.. М.: Машиностроение, 1969. 180 с.
4.. -
мах подготовки природного газа / Ю. Д. Райский,
.. .:, 1974. 56.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой