СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТИРУЮЩЕГО ПОТОКА В МАГИСТРАЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ
METHOD OF CONVEYING FLOW FORMATION IN MAIN LINE

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для пропуска жидкостей, нефтепродуктов, газа и гидросмесей.
Известен способ сооружения трубопроводов для последовательной перекачки разноплотностных нефтепродуктов путем прокладки участков трубопровода, которую осуществляют волнообразно в вертикальной плоскости с постоянной амплитудой, превышающей диаметр трубопровода, и длиной волны, предотвращающей возникновение опасных напряжений в трубопроводе за счет изгиба (патент РФ №2084742, МПК F16L 1/028, опубл. 20.07.1997 г.).
Недостатком аналога является то, что при перекачке разноплотностных нефтепродуктов имеют место большие потери напора на трение.
Известен способ перемещения вязких нефти и нефтепродуктов, заключающийся в формировании коаксиального концентрического слоя воды у внутренней поверхности трубы путем добавления в нефть воды и придания потокам нефти и воды вращательного движения, которое осуществляют лопастными мешалками, установленными за участками, где происходит изменение скоростей потоков по величине или направлению (патент РФ №2262035, МПК F17D 1/14, опубл. 10.10.2005 г.).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является неустойчивость коаксиального концентрического слоя воды на участке между лопастями мешалки за счет разности плотностей воды и перекачиваемой нефти.
Техническим результатом заявляемого способа формирования транспортирующего потока в магистральном трубопроводе является повышение эффективности магистрального трубопровода.
Предлагаемый способ лишен указанных недостатков прототипа и сущность его заключается в изменении скорости потока вдоль продольной оси закручиванием/вращательным движением транспортирующего потока. Такое движение потока обеспечивает минимальные потери напора, так как поток формируется в центре сечения транспортируемых веществ, например жидкости или гидросмеси, по магистральному трубопроводу. Поэтому торможение частиц, а следовательно потери напора у стенок трубы, минимально и продольная скорость потока позволяет увеличить расход транспортируемых веществ.
Для достижения указанного технического результата в способе формирования транспортирующего потока в магистральном трубопроводе, включающем придание потоку вращательного движения в магистральном трубопроводе и увеличение скорости вдоль его продольной оси, для закручивания и придания потоку вращательного движения вдоль продольной оси магистрального трубопровода изменяют сечение на участке с круглого на прямоугольное, путем поворота единичной секции на 10°, таким образом, что через девять секций прямоугольный участок трубопровода будет развернут на 90°, при этом на входе ограниченного прямоугольного участка трубопровода сечение равно «а×2а», а на его выходе равно «2а×а».
Отличительным признаком предлагаемого способа от указанного выше, наиболее близкого к нему, является то, что изменяют сечение на участке магистрального трубопровода с круглого на прямоугольное.
Благодаря наличию этого признака увеличение продольной скорости потока позволяет увеличить секундный расход жидкости или гидросмеси через поперечное сечение трубы и тем самым повысить производительность магистрального трубопровода за счет изменения его сечения с круглого на прямоугольный, при этом на входе прямоугольного участка трубопровода, на котором происходит закручивание транспортирующего потока, прямоугольное сечение равно «а×2а», а на его выходе равно «2а×а». Заявляемый способ иллюстрируется чертежом, на котором показаны:
1 - магистральный трубопровод,
2 - сечение магистрального трубопровода «а×2а»,
3 - сечение магистрального трубопровода «2а×а».
Способ осуществляется следующим образом.
В магистральном трубопроводе 1 круглого сечения на определенном участке, который определяется с учетом, например, подъема магистрального трубопровода, связанного с рельефом местности, или изменение его направлений (поворота), где скорости транспортирующего потока могут резко падать, а потери напора возрастают - круглое сечение магистрального трубопровода 1 меняют на промежуточном участке на прямоугольное, которое состоит из отдельных секций, каждую из которых закручивают вокруг оси на 10° таким образом, что через девять секций магистральный трубопровод 1 повернет вдоль своей продольной оси на 90°, причем на входе секции сечение 2 магистрального трубопровода 1 равно «2а×а», а на выходе сечение 3 равно «а×2а».
На промежуточном сечении магистрального трубопровода 1 создается винтовое движение транспортирующего потока вдоль продольной оси, при котором линии вихрей во всех своих точках совпадают с линиями токов. Причем кинетическая энергия гидротранспортного потока слагается из кинетической энергии продольного и вращательного движений. Такое движение гидротранспортного потока обеспечивает минимальные потери напора на подъемах и поворотах трассы магистрального трубопровода 1, так как формируется в центральной части поперечного сечения транспортирующего потока и поэтому трение частиц о стенки магистрального трубопровода 1 круглого сечения, после секции прямоугольного сечения, минимально.
Увеличение скорости потока вдоль продольной оси и благодаря этому снижение потерь напора в магистральном трубопроводе 1 увеличивает его пропускную способность (расход).
Таким образом, по сравнению с аналогом и прототипом в предлагаемом способе, без дополнительных устройств-смесителей, насосов, мешалок, достигается технический результат, который является более надежным и контролируемым, и который позволяет увеличить скорость транспортирующего потока, снизить потери напора в трубопроводе и увеличить производительность (расход) магистрального трубопровода.