Доклад
Сумський державний університет
Калашников Олександр Миколайович
УДК 622.691
Особливості газодинаміки та ефективність прямоточних
краплевловлювачів компресорних станцій
05.05.15 – Вакуумна та компресорна техніка
автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Суми – 2003
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано в ВАТ “Сумське машинобудівне НВО ім. М.В. Фрунзе”.
Науковий керівник– | доктор технічних наук, професор
Якуба Олександр Радіонович,
кафедра технічної теплофізики,
інженерний факультет,
Сумський державний університет
Офіційні опоненти– | доктор технічних наук, професор
Батлук Вікторія Арсентьєвна,
кафедра безпеки життєдіяльності,
Національний унверситет “Львівська політехніка”–
кандидат технічних наук, доцент
Ігнатьєв Олександр Савич,
кафедра прикладної гідроаеромеханіки,
Сумський державний університет
Головна організація– | Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”
Міністерства освіти і науки України
Захист відбудеться “ 23 ” жовтня 2003 р. о 10 год. 00 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради К55.051.03 при Сумському державному університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2, (корп. А, ауд. 215).
З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Сумського державного університету (40007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2).
Автореферат розіслано “ 19 ” вересня 2003 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради, к.т.н. Савченко Е.M.
загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Однією з актуальних проблем, що стоїть перед нафтогазовою промисловістю України на сучасному етапі, є вдосконалення техніки і технології транспортування газу. Вирішення цієї задачі пов‘язане з успіхами в галузі очищення газу від рідинних та механічних домішок. Процес очистки побіжного нафтового і природного газів в умовах різних за технологічним призначенням компресорних станцій істотно відрізняється від процесу очищення газів в сумісних областях промисловості і тому є спеціальною областю газотранспортної техніки.
При середньому терміні експлуатації 15–20 років, парк основного обладнання компресорних станцій, збудованих в 1970-1980 роках є матеріально зношеним і технічно застарілим. Враховуючи те що частка сепараційного обладнання в загальному об‘ємі компресорної станції складає 20-30%, переобладнання останніх потребує великих капітальних витрат. Нові технологічні апарати повинні бути по ефективності на рівні найкращих зразків світової очистної техніки.
Результати досліджень останніх років свідчать, що в даний час одним з найефективніших методів відокремлення крапель рідини від газового потоку з метою підвищення якості і технологічних властивостей останнього для наступної переробки, чи подальшого транспортування, є використання апаратів з закрученими течіями. В закручених течіях виникають значні відцентрові сили, які перевищують силу тяжіння, інколи, на 1-2 порядки. Таким чином апарати для краплевловлювання, в основу яких покладені закручені течії, мають відносно малі габаритні розміри, прості в експлуатації та виготовленні і можуть бути запропонованими для впровадження в складі об‘єктів нафтогазової промисловості.
Разом з тим, проведений аналіз робіт вітчизняних і закордонних дослідників свідчить, що на цей час недостатньо розглянуті питання методів розрахунку і конструювання краплевловлювачів відцентрового типу з стаціонарними завихрювачами потоку, та прогнозуванню їх енергетичних показників (опір при проходженні газів, раціональні витрати та ін.) та ефективності краплевловлювання на різних режимах експлуатування.
В роботі вирішуються важливі проблеми експериментального та теоретичного дослідження аеродинаміки прямоточних краплевловлювачів, в першу чергу – задачі розрахунку полів швидкості за заданими вхідними параметрами. З використанням одержаних залежностей розрахунку полів швидкості вирішуються задачі розрахунку опору краплевловлювачів і їх фракційної і загальної ефективності.
Зв‘язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тематика дисертаційної роботи пов‘язана з дослідженнями і розробками, проведеними у відповідності з Національною програмою “Нафта і газ України до 2010 року”. В наступному робота виконувалась згідно з тематичними планами НДР і ДКР спеціального конструкторського бюро ВАТ “Сумське НВО ім. М.В. Фрунзе”.
Мета і задачі досліджень. Метою є проведення експериментальних і теоретичних досліджень для встановлення особливостей гідродинаміки руху газу в зоні сепарації прямоточних краплевловлювачів, узагальнення закономірностей течії для встановлення впливу вхідних параметрів потоку та геометричних параметрів завихрювачів на формування полів швидкості. Узагальнені характеристики газодинаміки течій газів були основою теоретичних досліджень при розробці математичної моделі розрахунку полів швидкостей, яка сама є основою теоретичних розрахунків опору апаратів для краплевловлення та рівнянь прогнозування сепараційної ефективності апаратів очищення газів, а також їх загальної ефективності по існуючому дисперсному складу забруднень.
Об‘єктом дослідження є процес транспортування природного газу компресорними станціями.
Предмет дослідження. Засоби очищення газів, що базуються на використанні гідродинамічних процесів, виникаючих у потоках що обертаються.
Методи дослідження. Задачі удосконалення методів розрахунку відцентрових краплевловлювачів вирішувались шляхом математичного і фізичного моделювання процесу гідродинамічної очистки газу в прямоточних краплевловлювачах з закрученими потоками. Математичне моделювання здійснювалось на підставі класичних положень гідродинаміки та теоретичної механіки. Фізичне моделювання здійснювалось шляхом стендових випробувань натурних зразків стаціонарних завихрювачів потоку.
Фізичний експеримент – дослідження ефективності краплевловлення базувався на вивченні дисперсного складу крапель рідини на промащених плівках за допомогою мікроскопа.
Порівняння результатів експериментальних та теоретичних досліджень проводились за допомогою статистичних методів розрахунку похибок експериментальних та теоретичних параметрів.
Побудова теоретичних залежностей проводилась за допомогою диференціальних методів математичного аналізу та інтегрального обчислення.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що в даній роботі:
-
експериментальними дослідженнями отримані залежності локальних полів швидкості в осесиметричному каналі прямоточного краплевловлювача від вхідних параметрів потоку і геометричних параметрів закручуючих пристроїв;
-
одержані теоретичні залежності для розрахунку полів швидкостей в сепараційному об`ємі прямоточних краплевловлювачів з відхиленнями експериментальних значень від розрахункових осьових швидкостей в середньому 15-20%, тангенційних 20-25%, радіальних 30-35%;
-
отримані залежності розрахунку опору прямоточних апаратів з закрученими течіями, які дозволяють з точністю до 90-98% прогнозувати витрати тиску, як серійних так і нових апаратів;
-
на основі залежностей розрахунку полів швидкості одержані рівняння для розрахунків сепараційної ефективності прямоточних краплевловлювачів;
-
на основі експериментальних і теоретичних досліджень розроблені основи методики теоретичного розрахунку газодинамічних характеристик та ефективності прямоточних краплевловлювачів.
Практична значимість отриманих результатів полягає в тому, що на підставі експериментальних і теоретичних досліджень одержані результати які дають можливість:
-
узагальнення показників формування структури потоків в сепараційній зоні з різними закручуючими пристроями, які дозволяють дати практичні рекомендації по вибору закручувачів, що формують задану структуру потоку;
-
одержані експериментальні дані по опору і ефективності сепарації капель в прямоточних краплевловлювачах які дають можливість теоретично прогнозувати ці показники для різноманітних апаратів з закрученими потоками;
-
проведений теоретичний аналіз роботи прямоточних краплевловлювачів на основі експериментальних досліджень дозволив одержати основні залежності розрахунку газодинамічних параметрів апаратів які є основою методики проектування і розрахунку всіх показників роботи апаратів;
-
з використанням матеріалів дисертаційної роботи розроблені модернізовані конструкції сепараційних апаратів очистки технологічного газу для компресорних станцій.
Особистий внесок здобувача. У наукових працях, написаних у співавторстві, особистий внесок здобувача полягає в наступному:
-
у роботах [1, 2] автором проведені розрахунки сил, діючих в сепараторах, складені таблиці величин, проведений їх аналіз;
-
у роботах [3, 6] автор прийняв участь в складанні математичних моделей, проведенні розрахунків швидкості і співставлення теоретичних і експериментальних досліджень;
-
у роботах [4, 5] використані теоретичні залежності В. Барта для розрахунку опору краплевловлювачів, проведені розрахунки опору дослідних зразків, співставлення експериментальних і розрахункових даних.
Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи заслуховувались й обговорювались на засіданнях кафедри холодильних і компресорних машин, та кафедри технічної теплофізики Сумського державного університету і науково-технічної ради ВАТ “Сумське НВО ім.
М.В. Фрунзе” (м. Суми, 1997 р.), на II Українській науково-технічній конференції “Гідроаеромеханіка в інженерній практиці в черкаському інженерно-технічному інституті (м. Черкаси, Україна, 1998 р.), на 11 міжнародній конференції по компресорній техніці в Казанському інженерно-технічному інституті (м. Казань, Росія, 1998 г.), на VI науково-технічній конференції молодих спеціалістів “Дослідження, конструювання та технологія виготовлення компресорних машин” в ЗАО “Науково-дослідний і конструкторський інститут відцентрових і роторних компресорів ім. В.Б. Шнеппа” (м. Казань, Росія, 2002 р.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано шість статей [1-6], у спеціалізованих виданнях, затверджених переліком ВАК України.
Структура та обсяг дисертаційної роботи. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації 194 сторінки, у тому числі 143 сторінки основного тексту, 6 таблиць, 56 ілюстрацій.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертації; формулюється наукова задача; розкривається сутність і стан цієї задачі; показаний зв‘язок роботи з програмами, планами і темами НДР та ДКР; формулюється мета і наукові задачі дослідження, вирішення яких забезпечує досягнення поставленої мети; висвітлюється обґрунтованість, вірогідність, наукова новизна і практична значимість отриманих результатів; відмічається особистий внесок здобувача в проведених дослідженнях; дана інформація щодо апробації результатів досліджень і публікацій за темою дисертації.
Перший розділ присвячено аналізу стану досліджень осесиметричних закручених течій та принципів конструювання відцентрових сепараторів. Проведений порівняльний аналіз найбільш поширених типів пристроїв для видалення твердих та рідинних домішок із газового потоку в умовах компресорних станцій, а також існуючих методів розрахунку їх показників.
Аналіз існуючих конструкцій сепараторів і краплевловлювачів компресорних станцій побіжного нафтового і природного газу показує, що найбільш ефективним принципом сепарації дисперсної фази є її видалення за допомогою відцентрових сил, виникаючих у закрученому потоці. Інтенсивність сил відцентрового поля, може в декілька разів перевищувати інтенсивність гравітаційного та інерційного полів.
Менший опір прямоточних апаратів з закручуючими пристроями робить їх більш кращими в порівнянні з протитечними апаратами.
Таким чином, відцентрові апарати, які використовують прямоточно-вихровий принцип руху двохфазного потоку в зоні сепарації мають просту конструкцію, низьку металоємність та гідравлічний опір, високу технологічність виготовлення, незначні експлуатаційні витрати і можуть бути рекомендованими для застосування їх в технології компресорних станцій.
Після проведеного аналізу існуючих в промисловості різновидів закручуючих пристроїв для подальших досліджень були обрані найбільш досконалі закручувачі потоку: тангенційно-щільовий, тангенційно-лопатевий, аксіально-лопатевий та аксіально-тангенційний.
Як правило опис руху дисперсіонного (рідина, газ) середовища проводять на основі класичних рівнянь руху Ейлера та нерозривності потоку. Аналітичне рішення цих рівнянь можливе лише в деяких випадках. Більш прийнятними є полуемпіричні методи, вирішення яких дозволяє отримати аналітичні залежності поля швидкостей в сепараційній зоні при наявності коефіцієнтів, які вибираються із порівняльних розрахунків між теоретичними і експериментальними показниками.
На підставі результатів огляду літератури сформульовані висновки про актуальність теми досліджень, визначена мета роботи і поставлені задачі дослідження.
У другому розділі висвітлені результати проведених досліджень структури потоків у вихровому прямоточному краплевловлювачі. Для проведення досліджень був спроектований стенд до складу якого входили система подачі повітря, крапельної рідини і вимірюючи пристрої з точністю виміру швидкості 1м/с, перепаду тиску 20 Па, максимальні витрати 0,11 м3/с. Використаний стенд дозволяє з належною точністю проводити виміри осьової і тангенційної складових швидкості.
Рис. 1. Схема дослідного стенду
1 – відцентровий вентилятор; 2 – сепаратор; 3 – вузли виміру тиску газу;
4 – форсуночна камера; 5 – витратна ємність; 6 – прийомний бак; 7 – дренажний бак; 8 – засувка; 9 – газопроводи; 10 – рідинні трубопроводи; 11 – форсунка.
В процесі досліджень застосовані чотири закручуючих пристрої (рис. 2.) для перетворення поступального руху газу в осесиметричний потік з наявністю осьової, тангенційної і радіальної складових швидкості і досліджені їх характеристики.
ис. 2. Завихрювачі потоку
1 – тангенційно-щільовий; 2 – тангенційно-лопатевий;
3 – аксіально-лопатевий; 4 – аксіально-тангенційний.
Тангенційно-щільовий завихрювач забезпечує максимальну відносну тангенційну швидкість обертання (сягає 3ч4,5), але має максимальний опір (до 3000Па) і мінімальні витрати 0,18ч0,025 м3/с. В зоні сепарації має місце значне відхилення осьової швидкості від середньо-витратної (від –2 до +5), що свідчить про наявність зворотних течій, які негативно впливають на процес сепарації.
Тангенційно-лопатевий завихрювач забезпечує помірно-високу відносну тангенційу швидкість обертання (1,2?2,6), але має максимальний опір (до 3000Па), достатньо високі витрати 0,03?0,052 м3/с, коливання осьової швидкості в зоні сепарації дорівнюють 0,3?1,6. Зворотні течії в потоці не утворюються.
Аксіально-лопатевий завихрювач забезпечує невелику відносну тангенційу швидкість (0,6?2,0), має порівняно низький опір (до 1800Па) та відносно великі витрати (0,036?0,057 м3/с). Коливання відносної швидкості в зоні сепарації 0,4?1,8. Зворотні течії не утворюються.
Аксіально-тангенційний завихрювач створює найбільш низьку відносну тангенційу швидкість (-0,6?2,0), має найбільші витрати (0,045?0,1 м3/с). В зоні сепарації утворюються зворотні течії в окружному напрямку які негативно впливають на процес сепарації. Відносна осьова швидкість має сильне затухання в радіальному напрямку, від максимуму в центрі 1,2ч1,6 до 0,25ч0,6 на периферії, що свідчить про наближення характеристик заданої течії до звичайного однопараметричного руху рідини в трубі при турбулізації.
Закон зміни тангенційної швидкості по радіусу апарату для тангенційно-щільового, тангенційно-лопатевого і аксіально-лопатевого завихрювачей близький до закону обертання твердого тіла в центральній зоні (). В периферійній зоні всі досліджені завихрювачі забезпечують закон руху близький до потенційного обертання.
Тангенційно-лопатевий завихрювач має закон розподілення осьової швидкості близький до рівномірного. В інших типах завихрювачей цей закон має місце лише в центральній зоні.
а б в
Рис. 3. Залежність осьової (а), тангенційної (б) і радіальної (в) складових
швидкості від радіусу каналу в апараті з (L=0,025-0,045м3/с і z=0,7ч0,8)
Опір краплевловлювачів з обраними типами завихрювачей пропорційний моменту кількості руху обертаючогося потоку створюваного завихрювачем.
Ефективність очистки від крапельної рідини в апаратах с різними типами завихрювачей потоку знаходиться в прямій залежності від кута закрутки потоку на вході в сепараційну зону і опору апарату, який підвищується із зростанням витрат газу. Більшу ефективність мають апарати з закручуючими пристроями, які забезпечують відтік уловленої рідини з лопастей завихрювача до стінок сепараційної труби.
У третьому розділі міститься аналіз руху газового потоку в прямоточному краплевловлювачі з закрученними течіями. За основу розрахунків прийняте значення вхідного моменту кількості руху. В потоці виділена зона розділення зовнішнього шару, що обертається за законом обертання твердого тіла, у вигляді циліндричної поверхні з радіусом r*. Принятий закон рівномірного розподілення осьової швидкості по перетину.
На рис. 4 представлено схему краплевловлювача з окремими складовими загального потоку (L3): L10, L20 – витрати відповідно внутрішнього і періферійного потоків в начальному перетині; L1, L2 – поточні витрати потоків у вибраному перетині; r0 – радіус апарату.
Розділення течій відбувається на поверхні радіусом r*, який приблизно дорівнює r4 (діаметру вихідного патрубка).
Із рівняння нерозривності потоку отримані залежності для розрахунків осьової складової швидкості. Із поняття дивергенції отримані рівняння для розрахунку радіальної складової швидкості. Із баланса моменту кількості руху отримані залежності для розрахунку тангенційної швидкості. В якості визначних прийняті кутові швидкості обертання потоку у вихідній трубі і на вісі апарату (1(z)).
Рис. 4. Схема краплевловлювача
Осьові складові швидкості потоку для внутрішнього (индекс 1) і зовнішнього (індекс 2) шарів:
; .
Тангенційні складові швидкості потоку:
; ,
де ; .
Радіальні складові швидкості потоку:
; .
Визначення радіальних складових швидкості виконано розрахунковим шляхом за існуючими експериментальними даними осьової і тангенційної складових швидкості. Рівняння перерахунку отримане із відомої функції тока, яка пов‘язує з Vr і Vz, і отриманого авторами раніше зв‘язку V з функцією току:
.
На підставі закону ізотермічного процесу стиснення газу в полі відцентровых сил закручених потоків отримана залежність розрахунку радіусу кордону розділення зовнішнього і внутрішнього шарів. Наведене рівняння отримане лише для визначення r* на вихідній ділянці руху (z=0).
Проведений аналіз і оцінка сил, діючих на тверді частинки та краплі рідини в прямоточному краплевловлювачі з закрученим потоком. Встановлено, що інерційні сили сепарації на ділянці нестаціонарного руху на декілька порядків вище за відцентрові, однак в наслідок короткочасності їх дії вони можуть лише визивати несприятливі зміщення частинок до вихідної труби. В зоні сталого руху сили гальмування, що діють на дрібні частинки можуть не враховуватися із-за їх малої велічини; для крупних частинок, розміром (20-100)·10-6м вищевказані сили істотно більші, але можуть бути враховані введенням дослідних коефіцієнтів. Вплив пульсацій швидкості прийнято доцільним також враховувати дослідними коефіцієнтами.
Аналіз рівнянь радіального зміщення крапель рідини і твердих частинок з використанням постулату, що при досягненні стінок краплевловлювача частинка вважається вловленою, дав можливість привести рівняння до вигляду геометричної ймовірності досягнення частинками стінок корпусу або поверхні розділення потоків. Ця ймовірність названа ефективністю краплевловлення у зовнішньому та внутрішньому шарі.
Ефективність краплевловлення у внутрішньому шарі:
, де .
Ефективність краплевловлення у зовнішньому шарі:
.
Загальна ефективність прямоточних краплевловлювачів:
.
На підставі відомого рівняння розрахунку загальної ефективності і отриманих рівнянь фракційної ефективності розроблена програма розрахунку ефективності краплевлвлення за допомогою ЕОМ.
Використаний теоретичний метод Вальтера Барта для розрахунку опору відцентрового прямоточного краплевловлювача, прийнятий для розрахунку інших пило- і краплевловлювачів з закрученими течіями. Розрахунок параметрів течії, що входять до відомого рівняння, запропоновано проводити із рівнянь розрахунку поля швидкостей, отриманих авторами дисертації.
Втрати тиску на вході в апарат:
.
Втрати тиску у внутрішній частині апарату:
,
де V, u – відповідно вісева і тангенційна складові швидкості;
k – коефіцієнт, який для тангенційного входу дорівнює 4,4.
В четвертому розділі наведений порівняльний аналіз теоретичних значень складових швидкості з експериментальними значеннями. Відхилення експериментальних значень осьової складової швидкості для всіх завихрювачей потоку не перевищує 15?20%, тангенційної складової швидкості 20?25%, радіальної складової 30?35%.
Порівняння теоретичних значень гідродинамічного опору апарату, з результатами експериментів показує розбіжність для апаратів з тангенційно-щільовим завихрювачем ±11?14%, з тангенційно-лопатевим і аксіально-лопатевим завихрювачами ±50% і з аксіально-тангенційним завихрювачем до ±100%. Введення емпіричних коефіцієнтів дозволяє знизити похибку до 10%.
За допомогою програми для розрахунку ефективності прямоточних краплевловлювачей проведений порівняльний аналіз теоретичних значень ефективності краплевловлювання, з результатами експериментів. Витрати газу через апарат змінювалися у межах 0,018?0,1 м3/с. Відхилення теоретичних і експериментальних значень ефективності не перевищує: для апарату з тангенційно-щільовим завихрювачем 2%, для апарату з тангенційно-лопатевим завихрювачем 7%, для апарату з аксіально-лопатевим завихрювачем 21,0?26,5%.
Результати роботи знайшли втілення в практиці розрахунків сепараційного обладнання компресорних станцій в ВАТ “Сумське машинобудівне НВО ім. М.В. Фрунзе”.
Для очистки побіжного нафтового та природного газу від механічних домішок, вуглеводневого та водяного конденсату, а також масла та інгібіторів гідратоутворення в технології компресорних станцій запропонований щільовий сепаратор вертикального типу.
Розроблена вдосконалена конструкція фильтра-сепаратора (рис. 5), що входить до складу блоку очистки паливного газа газотурбінного приводу газоперекачувальних агрегатів на компресорних станціях різного призначення.
Для очистки технологічного газу на вході компресорної станції запропонований вхідний сепаратор, який відрізняється особливістю конструкції сепараційних елементів розташованих по всій довжині вхідної труби. Процес уловлення рідинної “пробки”, закладений в даній конструкції сепаратора передбачає її розбризкування при проходженні крізь послідовно встановлені завихрювачі.
Рис. 5. Блок очистки паливного газу газотурбінних двигунів газоперекачувальних агрегатів компресорних станцій
Вдосконалені апарати знайшли втілення в технології різних за призначенням компресорних станцій в Турції, Росії, Туркменістані і Україні.
Висновки
1.
В промисловій практиці сепараційної очистки газів використовуються різноманітні конструкції закручуючих потоки пристроїв. За розміром розвиваємої тангенційної швидкості, моменту кількості руху і технологічності виготовлення найбільш раціональними конструкціями є прямоточні апарати з стаціонарними закручуючими пристроями тангенційно-щільового, тангенційно-лопатевого, аксіально-лопатевого та аксіально-тангенційного типів.
2.
Проведені експериментальні дослідження обраних типів завихрювачів потоку по формуванню ними закручених течій в осесиметричному каналі прямоточного краплевловлювача доводять, що найбільший момент кількості руху та тангенційна швидкість формуються тангенційними завихрювачами. Останні мають переваги для сепарації капель із газу, сприяючи розвитку поверхні конденсації пари та коалесценції крапель.
3.
Встановлені деякі закономірності формування поля швидкостей обраними завихрювачами в сепараційній зоні прямоточних краплевловлювачей. Для всіх конструкцій закручуючих пристроїв осьові швидкості мають пульсації, однак, в цілому найбільш ймовірним законом їх розподілення для внутрішнього та зовнішнього шарів є рівномірний. Розподіл тангенційних швидкостей у внутрішньому шарі близький до закону обертання твердого тіла, а у зовнішньому до закону потенційного обертання.
4.
Аналіз та оцінка сил, діючих на краплі рідини і механічні частинки в закручених потоках, доводить, що найбільший вплив на їх переміщення оказують відцентрові сили. З цього постулату складене рівняння радіального переміщення частинок в зоні сепарації, яке приведено до розрахункового рівняння фракційної ефективності вловлення крапель і часток в прямоточному апараті.
5.
Порівняння розрахунково-теоретичних залежностей визначення складових швидкості і експериментальних значень дає можливість задовільної збіжності тільки при виборі емпіричних параметрів закрутки для кожного із завихрювачів. Показано також істотне вдосконалення методики В. Барта для прогнозування опору прямоточних апаратів при використанні теоретичних залежностей авторів дисертації по розрахунку всіх складових швидкості потоку.
6.
Проведені експериментальні і теоретичні дослідження дозволили розробити і впровадити програму розрахунків фракційної та загальної ефективності сепарації крапельної рідини із газового потоку в прямоточних краплевловлювачах відцентрового типу.
7.
Експлуатація в умовах компресорних станцій Росії, Туркменістану, Турції і України підтверджує поліпшення техніко-економічних показників впроваджених апаратів у порівнянні з застосовуваними раніш.
Список публікацій за темою дисертації
1. | Калашников А.Н., Якуба А.Р. Анализ и оценка сил, действующих на частицы в сепараторах с закрученными потоками// Вестник Сумского государственного университета. – 1998. – №2(10), – С. 41-45.
2. | Калашников А.Н. Конструкции и рабочий процесс завихрителей для краплевловителей магистральных компрессорных станций.// Вестник Нац. технич. университета Украины “КПИ”. – 1999. -Т 1, №36. – С. 270-274.
3. | Калашников А.Н., Якуба А.Р., Фарисей Л.И., Седых И.Г., Хрущ Г.О. Структура потока в противоточном цилиндрическом циклоне // Вестник Сумского государственного аграрного университета. – 2000. – №5, – С. 184-188.
4. | Якуба А.Р., Кузько С.А., Калашников А.Н., Герасимив В.М., Фарисей Л.И. Расчет гидравлического сопротивления центробежных пылеуловителей со встречными потоками// Вестник Сумского государственного университета. – 2000. – №15, – С. 8-15.
5. | Калашников А.Н., Якуба А.Р., Сиренко В.Ф., Тимчук С.О. Гидравлическое сопротивление циклонных пылеуловителей // Вестник Сумского государственного аграрного университета. – 2001. – №6, – С. 53-58.
6. | Калашников А.Н., Якуба А.Р. Расчет характеристик прямоточных каплеуловителей для компрессорных станций попутного нефтяного газа // Вестник Сумского государственного университета. – 2002. – №9(42), – С. 56-63.
7. | Калашников А.Н., Якуба А.Р. Анализ и оценка сил, действующих на частицы в закрученном потоке// Труды II Украинской научно-технической конференции "Гидроаэромеханика в инженерной практике" Черкасы: ЧИТИ. – 1998. – С. 98-102.
8. | Калашников А.Н. Прямоточные каплеуловители для компрессорных станций нефтяного газа // VI научно-техническая “Исследование, конструирование и технология изготовления компрессорных машин” – Казань: ЗАО “Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа”. – 2002. – С. 67-70.
Анотація
Калашников О.М. Особливості газодинаміки та ефективність прямоточних краплевловлювачів компресорних станцій. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.15 – вакуумна та компресорна техніка. – Сумський державний університет, Суми, 2003.
Дисертація присвячена розв‘язанню задачі дослідження особливостей гідродинаміки руху газу в зоні сепарації прямоточних краплевловлювачів компресорних станцій для подальшого узагальнення закономірностей течії і встановлення впливу вхідних параметрів потоку на формування полів швидкості в сепараційних апаратах.
Узагальнені газодинамічні характеристики течій газів є основою теоретичних розрахунків опору апаратів для краплевловлення, та рівнянь прогнозування сепараційної ефективності апаратів очищення газів, а також їх загальної ефективності по існуючому дисперсному складу забруднень.
Запропоновано методику, що дозволяє прогнозувати сепараційну ефективність прямоточних краплевловлювачів, а також витрати тиску в апаратах подібного типу ще на стадії їх проектування.
Впроваджені в промисловість технологічні апарати свідчать, що прямоточні відцентрові сепараційні апарати можуть застосовуватися і як самостійні апарати, і як перші ступіні в більш складних апаратах для розвантаження останніх від великіх об‘ємів рідини на вході.
Ключові слова: сепарація, краплевловлення, очистка газу, видалення домішок, відцентровий сепараційний апарат, гідравлічний опір сепаратора, ефективність сепарації.
Аннотация
Калашников А.Н. Особенности газодинамики и эффективность прямоточных каплеуловителей компрессорных станций. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.15 – вакуумная и компрессорная техника. – Сумский государственный университет, Сумы, 2003.
Диссертация посвящена решению задачи исследования особенностей гидродинамики движения газа в зоне сепарации прямоточных каплеуловителей компрессорных станций с целью дальнейшего обобщения закономерностей течения и установления влияния входных параметров потока на формирование полей скорости в осесимметричном канале сепарационного аппарата.
Обобщенные газодинамические характеристики течений газов являются основой теоретических расчетов сопротивления аппаратов для каплеулавливания, а также уравнений для прогнозирования сепарационной эффективности аппаратов очистки газа и в целом их общей эффективности по существующему дисперсному составу примесей.
Предлагается методика, которая дает возможность прогнозировать сепарационную эффективность и гидравлическое сопротивление аппаратов подобного типа еще на стадии их проектирования.
Внедренные в промышленность технологические аппараты, свидетельствуют, что прямоточные центробежные сепарационные аппараты могут применяться и как самостоятельные аппараты, и как первые ступени в более сложных аппаратах, для разгрузки последних от больших объемов жидкости на входе.
Ключевые слова: сепарация, каплеулавливание, очистка газа, удаление примесей, центробежный сепарационный аппарат, гидравлическое сопротивление сепаратора, эффективность сепарации.
ANNOTATION
Kalashnykov O.M. Gas-dynamics Сharacteristics and Effectiveness of Compressor Station Straight-flow Drip Pans. – Manuscript.
Dissertation on Contending of Engineering Sciences Candidate Scientific Degree on Speciality 05.05.15 – Vacuum & Compressor Equipment. – Sumy State University, Sumy, 2003.
The dissertation is meant to solve the problem of research of hydro gas-dynamics features of gas motion in the area of separation of the compressor station straight-flow drip pans for further generalization of currency regularities and influence settling of flow entry parameters on forming of the fields of speed in separation devices.
The generalized gas-dynamics characteristics of gas flows are the basis of theoretical calculations of devices resistance for drip panning, and also equalizations for separation effectiveness predictioning of gas cleaning devices and in general their total effectiveness on existent dispersion composition of admixtures.
A method, which enables to forecast separation effectiveness of straight-flow drip pans, and also resistance in the devices of a similar type yet on the stage of their planning is offered.
The inculcated in industry technological devices testify that straight-flow centrifugal separation devices can be used and as independent devices, and as the first stages in more sophisticated devices, for unloading of the last from huge volumes of liquid on the entrance.
Keywords: separation, drip panning, gas cleaning, admixture removal, centrifugal separation devices, separator hydraulic resistance, separation effectiveness.
