ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЗБУЖДЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ В ДВИЖУЩЕМСЯ ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ

М. Я. Хабибуллин, Г. Г. Гилаев

Аннотация


В данной работе затронут важный вопрос, насколько эффективно использование энергии, вводимой в каждый из элементов типа трубы Вентури, т.е. какова величина энергетического КПД. Ответ может быть получен при сравнительных исследованиях удельной площади поверхности пузырей в газожидкостной системе и коэффициентов массопереноса в трубе с периодически меняющимся сечением и в цилиндрической трубе при прочих равных условиях. Любопытен факт расположения максимумов ускорений разгона и торможения вблизи наиболее узкой части трубы - горловины диаметром d . Частицы деформируемой дисперсной фазы, подходя к горловине, начинают разгоняться, особенно вблизи оси трубы, вытягиваясь в осевом направлении. Одновременно они испытывают значительное падение гидростатического давления. Пройдя горловину, жидкость начинает резко тормозиться, при этом давление восстанавливается почти до начального значения. На пристенные слои жидкости большое влияние оказывают огромные сдвиговые напряжения, обусловленные большими поперечными градиентами скоростей у стенок горловины. Совокупность этих факторов может послужить мощным средством деформирования и дробления дисперсных включений, а также способствовать волнообразованию на их поверхности и улучшению внутреннего перемешивания и в целом - ускорению процессов массопереноса. Кроме того, падение давления в горловине до давления насыщенных паров может привести к кавитации и сопутствующим ей эффектам. Для твердых частиц, имеющих плотность, отличную от плотности жидкости, постоянный их разгон и торможение также должны способствовать ускорению массопереноса. При обработке капиллярно-пористых частиц ускорению массопереноса внутри частицы могут способствовать пульсации давления, а снаружи - периодическое пульсационное обновление жидкости вблизи поверхности частицы. Предложенный способ возбуждения пульсаций в движущемся потоке жидкости может быть использован для процессов дробления капель и пузырей в сплошной жидкой фазе, поскольку при этом возникают благоприятные условия - значительные амплитуды давления, скорости и ускорения при частоте порядка десятков герц. Совокупность силовых факторов, возникающих в элементе типа трубы Вентури, может послужить мощным средством деформирования и дробления дисперсных включений, способствовать волнообразованию на их поверхности и улучшению внутреннего перемешивания, и в целом должна способствовать ускорению процессов массопереноса. Эти же факторы могут способствовать ускорению процесса массопереноса при обработке твердых непроницаемых и капиллярно-пористых частиц.

Ключевые слова


давление;скорость;ускорение;частота;коэффициент;трубка;массоперенос;pressure;speed;acceleration;frequency;coefficient;tube;mass transfer;

Полный текст:

PDF

Литература


Ширяев А.М., Жолобов В.В., Савинов С.А. О применении замкнутых вихревых образований для повышения энергоэффективности технологических процессов трубопроводного транспорта // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2015. № 1 (17). С. 26-35.

Хабибуллин М.Я. Исследование процессов, происходящих в колонне труб при устьевой импульсной закачке жидкости в скважину // Нефтегазовое дело. 2018. Т. 16. № 6. С. 34-39. DOI: 10.17122/ngdelo2018-6-34-39.

Лысенко В.С. Технология снижения гидравлических потерь в напорных трубопроводах // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 3. С. 59-61.

Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде. М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. 628 с.

Брянская Ю.В. Уточнение кинематических характеристик турбулентного течения // Инженерностроительный журнал. 2013. № 6. С. 31-38.

Khabibullin M.Ya., Suleimanov R.I. Selection of Optimal Design of a Universal Device for Nonstationary Pulse Pumping of Liquid in a Reservoir Pressure Maintenance System // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54. Issue 3-4. P. 225-232. DOI: 10.1007/s10556-018-0467-2.

Abdyukova R.Y. Studies on Operation and Types of Drilling Pump Valves // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. P. 012050. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012050.

Orlov V. Pipeline Walls Hydrophobic Properties Study and Their Protective Coatings Used in Trenchless Technologies // Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education: Materials of MATEC Web of Conferences 5th International Scientific Conference. Moscow, Russia. 2016. Vol. 86. Article Number 04020. DOI: 10.1051/matecconf/20168604020.

Khabibullin M.Ya. Development of the Design of the Sucker-Rod Pump for Sandy Wells // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560. P. 012065. DOI: 10.1088/1757-899X/560/1/012065.

Orlov V., Zotkin S., DezhinaI., Zotkina I. Calculation of the Hydraulic Characteristics of the Protective Coating Used in Trenchless Technologies for the Construction and Renovation of Pipelines to Extend Their Service Life // Theoretical Foundation of Civil Engineering: Materials of MATEC Web of Conferences 6th RSP Seminar 2017. Warsaw, Poland. 2017. Vol. 117. Article Number 00185. DOI: 10.1051/matecconf/201711700185.

Aristizabal-Fontal J.E., Cortes F.B., Franco C.A. Viscosity Reduction of Extra Heavy Crude Oil by Magnetite Nanoparticle-Based Ferrofluids // Adsorption Science and Technology. 2017. Vol. 36. Issue 1-2. P. 23-45. DOI: 10.1177/0263617417704309.

Bushella G.C., Yan Y.D., Woodfield D., Raper J., Amal R. On Techniques for the Measurement of the Mass Fractal Dimension of Aggregates // Advances in Colloid and Interface Science. 2002. Vol. 95. Issue 1. P. 1-50. DOI: 10.1016/S0001-8686(00)00078-6.

Хабибуллин М.Я. Систематизированный подход к методам закачки воды в нагнетательные скважины // Нефтегазовое дело. 2019. Т. 17. № 3. С. 80-86. DOI: 10.17122/ngdelo-2019-3-80-86.

Tao R., Tang H. Reducing Viscosity of Paraffin Based Crude Oil with Electric Field for Oil Production and Transportation // Fuel. 2014. Vol. 118. P. 69-72. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.10.056.

Михалев А.Д. Гидравлический расчет напорных трубопроводов // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 2. С. 20-28. DOI: 10.5862/MCE.32.3.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2020-6-93-98

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 М. Я. Хабибуллин, Г. Г. Гилаев

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.