УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ТРУБОПРОВОДЕ
DEVICE FOR REDUCING HYDRAULIC LOSSES IN PIPELINE

Изобретение относится к области гидротехники, а именно к устройствам закручивания потока воды в напорных трубопроводах различного назначения, с целью уменьшения коэффициента потерь на трение и сохранения ламинарного режима течения жидкости при превышении критических значений числа Рейнольдса.
Известно устройство (RU №163136 U1, 10.07.2016) для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, содержащем узел для закручивания потока жидкости, узел выполнен в форме отрезка винтовой трубы прямоугольного поперечного сечения и установлен стационарно внутри трубопровода при помощи гибких уплотнений.
Недостатком данного устройства является ограниченная зона воздействия устройства, вызывающая по длине трубопровода неравномерность в параметрах потока жидкости.
Известно устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (RU №84924 U1, 10.03.2009) включающее установленную внутри трубопровода цилиндрическую пружину, выполненную из проволоки, при этом проволока состоит из чередующихся участков, покрытых и непокрытых электроизоляционным материалом, длина которых составляет 10-40 мм, наружный диаметр пружины с электроизоляционным материалом равен внутреннему диаметру трубы, проволока присоединена к положительному полюсу источника постоянного тока, а трубопровод заземлен.
Недостатком данного устройства, препятствующим достижению заданного технического результата, является сложность позиционирования средства из проволоки во внутренней части трубопровода, при эксплуатации возможное стягивание, потоком жидкости, проволочного средства с нарушением параметра шага за расчетные пределы, усиленные эрозионные процессы трубопровода, вызванные применением электрического тока.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрано устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (RU №2285198, 10.10.2006) включающее средство для закручивания потока жидкости, выполненное из проволоки в виде цилиндрической пружины с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, и шагом витка, определяемым по предлагаемой формуле.
К недостаткам использования прототипа относится сложность позиционирования средства из проволоки во внутренней части трубопровода, использование только двухкомпонентной жидкости с разными плотностью и вязкостью, при эксплуатации возможное стягивание, потоком жидкости, проволочного средства с нарушением параметра шага за расчетные пределы.
Техническим результатом заявляемого устройства для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе является уменьшение коэффициента потерь на трение и сохранения ламинарного режима течения жидкости в напорных трубопроводах, при превышении критических значений числа Рейнольдса. Генерация турбулентности потока жидкости возникает в пристеночной области течения, с последующим распространением по всему сечению потока. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе, формируемое на внутренней поверхности стенки трубопровода чередующимися полосами из гидрофобного и гидрофильного материала, расположенных соосно трубопроводу в виде спиралей, закручивает поток жидкости, в связи с чем происходит подавление пристеночной турбулентности. Для трубопроводов, выполненных из гидрофобного материала на его внутренней поверхности стенки производится нанесение через равные промежутки спиральных полос из гидрофильного материала, а для трубопроводов, выполненных из гидрофильного материала на его внутренней поверхности стенки производится нанесение через равные промежутки спиральных полос из гидрофобного материала.
Схема предлагаемого устройства для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе поясняется фигурой. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе состоит из трубы 1 и формируемых на внутренней поверхности стенки трубопровода чередующихся полос из гидрофобного 2 и гидрофильного материала 3, расположенные соосно трубопроводу в виде спиралей.