Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться в химической нефтяной, и других отраслях промышленности и предназначено для использования при эксплуатации трубопроводных сетей.

Известен способ обработки внутренней поверхности трубопроводов химреагентами, описанный в патенте РФ № 2243293, МПК⁷ C23G 3/04, опубл. 27.12.2004 г. Способ заключается в продвижении сжатого газа через полость трубопровода, ограниченного между двумя разделителями объема жидких химреагентов, подпираемого спереди давлением вытесняемой из трубопровода среды, и отделении от химреагента сжатого газа из верхней части, ограниченной разделителями полости трубопровода, проникающего через неплотности контакта разделителя с трубопроводом, и выбросе его в полость трубопровода с вытесняемой средой, а также введении в вынужденные колебания уровня химреагента в газовом пузыре.

Однако такой способ обладает высокими эксплуатационными затратами и характеризуется низкой эффективностью.

Наиболее близким по технической сущности является способ уменьшения гидродинамического сопротивления при внутренней и внешней задаче течения, например, в системах трубопроводов замкнутого контура циркуляции (см. авторское свидетельство СССР № 436962, МПК⁷ F17D 1/10, опубл. 25.07.1974 г.), который заключается в том, что у обтекаемой турбулентным потоком жидкости поверхности твердого тела или стенки трубы создается структурированный, не разрушаемый потоком жидкости слой, гасящий турбулентность и препятствующий отрыву пограничного слоя от стенки. Для этого в поток жидкости вводят поверхностно-активные вещества (соли карбоновых кислот, поверхностно-активные вещества, синтезированные на основе фенолов или высших спиртов, лиофильные полимеры и т.п.). Молекулы этих веществ, имеющих большее сродство к материалу, образующему стенку трубы или обтекаемого тела, адсорбируются на поверхности стенки, а внутри потока жидкости молекулы, вследствие своего ассиметричного строения, сцепляются между собой и структурируют жидкость, образуя у поверхности стенки структурированный слой, гасящий турбулентные вихри и препятствующий отрыву жидкости от стенки.

Однако такой способ малоэффективен, т.к. его применение в незамкнутых трубопроводных сетях требует значительного расхода поверхностно-активных веществ, не обеспечивает надежную защиту внутренних поверхностей трубопроводных сетей от коррозии и образования отложений.

Технической задачей изобретения является повышение экономичности, эффективности, надежности и ресурса трубопроводных систем, а также защиты внутритрубной поверхности от коррозии и блокирование процессов образования отложений.

Решение этой технической задачи достигается тем, что в известном способе уменьшения гидравлического сопротивления трубопроводных сетей для транспортировки жидких сред, заключающемся в формировании на поверхностях трубопроводов и оборудования структурированной пленки посредством ввода в жидкую среду поверхностно-активных веществ, до ввода поверхностно-активных веществ готовят эмульсию, насыщенную молекулами этих веществ, дозируют приготовленную эмульсию поверхностно-активных веществ в жидкую среду, суммарная толщина сформированных на внутренних поверхностях трубопроводной сети упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев поверхностно-активных веществ соизмерима с шероховатостью поверхности, при этом в качестве поверхностно-активных веществ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к транспортируемым средам, например пленкообразующие амины.

Кроме того, формирование упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев поверхностно-активных веществ на поверхностях может быть осуществлено испарением поверхностно-активных веществ, насыщенных его молекулами.

Формирование упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев поверхностно-активных веществ на поверхностях может быть осуществлено распылением эмульсии, насыщенной его молекулами.

Дозирование поверхностно-активных веществ может быть осуществлено непосредственно в транспортируемую по трубопроводной сети жидкость.

Кроме того, формирование упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев поверхностно-активных веществ на поверхностях может быть проведено после предварительного удаления отложений и продуктов коррозии.

Способ осуществляется следующим образом.

До запуска трубопроводной сети в эксплуатацию полости входящего в нее оборудования заполняются подготовленной эмульсией поверхностно-активных веществ и осуществляется формирование упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев, которое происходит за счет адсорбции молекул поверхностно-активных веществ из жидкой среды, при этом могут быть использованы как специально подготовленные среды, так и дозирование поверхностно-активных веществ в транспортируемую жидкость в процессе эксплуатации трубопроводной сети без останова транспортировки.

Дозирование поверхностно-активных веществ осуществляют на всас штатных насосов трубопроводной сети с помощью специального оборудования, обеспечивающего подачу водной эмульсии или расплава поверхностно-активного вещества.

Поверхностно-активные вещества могут быть использованы для разрыхления и удаления отложений и продуктов коррозии со стенок внутренних полостей трубопроводов и другого технического оборудования.

Проникновение молекул поверхностно-активных веществ, снижающих поверхностное натяжение воды, к внутренним поверхностям оборудования трубопроводной сети приводит к разрыхлению отложений и продуктов коррозии и возникновению «расклинивающего» давления между поверхностью и слоем отложений.

Разрыхленные отложения и продукты коррозии уносятся потоком транспортируемой по трубопроводной сети жидкости, скапливаются в штатных гравитационных и механических фильтрах и удаляются посредством их промывки.

На всем протяжении работ по формированию упорядоченных структурированных молекулярных слоев в перекачиваемой среде поддерживается оптимальная концентрация поверхностно-активных веществ, при этом учитывается скорость движения среды, объем трубопроводной системы и состояние внутренней поверхности трубопроводной сети.

Молекулы поверхностно-активных веществ придают внутренней поверхности трубопроводных сетей высокую гидрофобность за счет строго упорядоченного расположения и ориентации молекул (так называемого частокола Лэнгмюра) в виде сплошных моно- и полимолекулярных пленок.

Адсорбированные упорядоченные, структурированные, молекулярные, пленочные слои поверхностно-активных веществ, суммарная толщина которых соизмерима с шероховатостью поверхности, за счет изменения коэффициента трения молекул транспортируемой жидкости о стенки снижают гидравлическое сопротивление трубопроводной сети, что приводит к сглаживанию исходной шероховатости и рельефа внутренних поверхностей оборудования трубопроводной сети, при этом меняются условия пристенного течения жидкости.

Формирование упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев поверхностно-активных веществ на поверхностях может быть осуществлено испарением поверхностно-активных веществ, при этом наиболее правильное расположение и ориентация молекул на поверхностях оборудования трубопроводной сети.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышение экономичности, эффективности, надежности и ресурса трубопроводных систем, а также защиты внутритрубной поверхности от коррозии и блокирование процессов образования отложений.