Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методическое пособие 814

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
21.83 Mб
Скачать

Научный журнал строительства и архитектуры

17.Aboubacar, M. Modelling pom-pom type models with high-order finite volume schemes / M. Aboubacar, J. P. Aguayo, P. M. Phillips, T. N. Phillips, H. R. Tamaddon, B. A. Snigerev, M. F. Webster // Non-Newtonian Fluid Mech. – 2005. – Vol. 126. – P. 207–220.

18. Fedyaev, V. L. Calculation of separated flow and migration of particles in the rough cleaning filters / V. L. Fedyaev, A. B. Mazo, L. V. Morenko // International Summer Scientific School «High Speed Hydrodynamics». –

2002. – June. – P. 435–438.

 

 

19.

Aguayo, J, P. The Numerical prediction of viscoelastic flows using the Pom-Рот model and high order fi-

nite volume schemes / J. P. Aguayo,

P. M. Phillips, T. N. Phillips, B. A. Snigerev,

H. R. Tarnaddon-Jahromi,

M. F. Webster // Proc. XIV Int. Congr. of Rheology. Seoul. – 2004. – P. 22– 27.

 

20.

Morenko, L. V. Numerical

simulation of viscosity separated flow past a

rotating circular cylinder /

L. V. Morenko, A. B. Mazo // High Speed Hydrodynamics. Second International Summer Scientific School. Cheboksary. – 2005. – P. 307–311.

References

1. Vul'man, V. A. Teplovye raschety na EHVM teploehnergeticheskikh ustanovok / V. A. Vul'man,

N.S. Khor'kov. – M.: Ehnergiya, 1975. – 199 s.

2.Gnezdilova, O. A. Razrabotka modeli operativnogo upravleniya gorodskimi sistemami gazosnabzheniya na osnove printsipa regulirovaniya po vozmushcheniyu: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk: 05.23.03: zashchishchena 17.12.09 / Gnezdilova Ol'ga Aleksandrovna. – Voronezh, 2009. – 15 s.

3. Gnezdilova, O. A. Kontrol' ehnergeticheskikh resursov: KEHR1-gaz / O. A. Gnezdilova, K. I. Lushin, S. V. Biryukov, N. S. Sevryugina // Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programmy dlya EHVM Rossiiskaya Federatsiya MPK № 2018664552, zayavl. 26.10.2018; data gos. registratsii v Reestre programm dlya EHVM 19.11.2018.

4.Gnezdilova, O. A. Kontrol' ehnergeticheskikh resursov: KEHR2-magistral' / O. A. Gnezdilova // Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programmy dlya EHVM Rossiiskaya Federatsiya MPK № 2019667428, zayavl. 13.12.2019; data gos. registratsii v Reestre programm dlya EHVM 24.12.2019.

5.Demchuk, V. Yu. Gazoraspredelitel'nye sistemy: vozmozhnosti povysheniya ehnergeticheskoi ehffektivnosti NITs OAO «GiproniigaZ» / V. Yu. Demchuk, M. S. Doronin. – Inzhenernye sistemy. – 2015. – № 2.

6.Zhila, V. A. Gazosnabzhenie: uchebnik dlya studentov vuzov po spetsial'nosti «Teplogazosnabzhenie i ventilyatsiya» / V. A. Zhila. – M.: ASV, 2014. – 368 s.

7.Ionin, A. A. Gazosnabzhenie / A. A. Ionin. – M.: Stroiizdat, 1989. – 415 s.

8. Kiyasbeili, A. Sh. Vikhrevye izmeritel'nye pribory. B-ka priborostroitelya. / A. Sh. Kiyasbeili,

M.E. Perel'shtein. – M.: Mashinostroenie, 1978. – 152 s.

9.Lur'e, M. S. Optimizatsiya tel obtekaniya vikhrevykh raskhodomerov dlya tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva / M. S. Lur'e // Khimiya rastitel'nogo syr'ya. – 2010. – № 4. – S. 173–176.

10.Mel'kumov, V. N. Povyshenie nadezhnosti vnutridomovogo gazovogo oborudovaniya / V. N. Mel'kumov,

G. A. Kuznetsov, M. Ya. Panov // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. – 2012. –

4 (28). – S. 32–40.

11.Osipova, N. N. Obosnovanie vybora struktury gazoraspredelitel'noi sistemy naselennogo punkta /

N.N. Osipova // Vestnik Cherepovetskogo gos. univer. – 2017. – № 5. – S. 37–44.

12.Panov, M. Ya. Modeli techeniya v gidravlicheskikh setyakh na osnove variatsionnogo podkhoda / M. Ya. Panov, I. S. Kvasov. – Voronezh: Politekhnicheskii in-t, 1991. – S. 101– 108.

13.Panov, M. Ya. Universal'naya matematicheskaya model' techeniya gidravlicheskikh setei i usloviya ee sovmestimosti s zadachami optimizatsii / M. Ya. Panov, I. S. Kvasov, A. M. Kurganov. – M: Izv. universitety. Stroitel'stvo, 1992. – S. 91– 95.

14.Prakhova, T. N. Upravlenie kachestvom na ehtapakh zhiznennogo tsikla ob'ektov gazosnabzheniya: monografiya / T. N. Prakhova, D. M. Sataeva. – N. Novgorod: NNGASU, 2014. – 147 s.

15.Proekt dlya polucheniya pervichnykh nauchnykh rezul'tatov, obespechivayushchikh rasshirenie uchastiya

podvedomstvennykh obrazovatel'nykh organizatsii v realizatsii Natsional'noi tekhnologicheskoi initsiativy № 13.11847.2018/11.12 «Razrabotka modeli operativnogo upravleniya gorodskimi sistemami gazosnabzheniya na osnove printsipa regulirovaniya po vozmushcheniya». – K. I. Lushin. – M.: MGSU, 2018.

16.Sazonova, S. A. Obespechenie bezopasnosti funktsionirovaniya sistem gazosnabzheniya pri realizatsii algoritma diagnostiki utechek bez ucheta pomekh ot stokhastichnosti potrebleniya / S. A, Sazonova // Vestnik Voronezhskogo instituta vysokikh tekhnologii. – 2015. - № 14. – S. 60– 64.

17.Aboubacar, M. Modelling pom-pom type models with high-order finite volume schemes / M. Aboubacar, J. P. Aguayo, P. M. Phillips, T. N. Phillips, H. R. Tamaddon, B. A. Snigerev, M. F. Webster // Non-Newtonian Fluid Mech.. – 2005. – Vol. 126. – P. 207–220.

30

Выпуск № 3 (59), 2020

ISSN 2541-7592

18. Fedyaev, V. L. Calculation of separated flow and migration

of particles in the rough cleaning filters /

V. L. Fedyaev, A. B. Mazo, L. V. Morenko // International Summer Scientific School " High Speed Hydrodynamics". – 2002. – June. – P. 435–438.

19.

Aguayo, J, P. The Numerical prediction of viscoelastic flows using the Pom-Rot model and high order fi-

nite volume schemes / J. P. Aguayo,

P. M. Phillips, T. N. Phillips, B. A. Snigerev,

H. R. Tarnaddon-Jahromi,

M. F. Webster // Proc. XIV Int. Congr. of Rheology. Seoul. – 2004. – P. 22– 27.

 

20.

Morenko, L. V. Numerical

simulation of viscosity separated flow past a

rotating circular cylinder /

L. V. Morenko, A. B. Mazo // High Speed Hydrodynamics. Second International Summer Scientific School. Cheboksary. – 2005. – P. 307–311.

DEVELOPMENT OF THE VISUALIZATION PROGRAM LOW NATURAL GAS FLOW MEASUREMENTS “CONTROL OF ENERGY RESOURCES: KER2 – HIGHWAY”

O. A. Gnezdilova 1

1National Research Moscow State Construction University 1

Russia, Moscow

1 PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Ventilation, tel: (499)183-26-92, е-mail: gnezdilovakgtu@mail.ru

Statement of the problem. It is required to improve the algorithm of the program “Control of Energy Resources: KEP 1-Gas” designed to quickly calculate the maximum permissible error of measurement by the gas meter in relative units (%) and in absolute value (m3/h) at the current set gas flow rate for various types of meters.

Results. The major issues of programming physical processes for measuring low gas flow rates are investigated. A description of the program for measuring low gas flow rates is shown. A software package and an operation algorithm “Energy Resources Control: KER2-Main” have been developed which automate the calculation of the maximum permissible measurement error by the gas meter in relative units (%) and in absolute value (m3/h) at the current specified gas flow rate, diameter, pressure for various types of counters considering the linear velocity of particles in the gas flow.

Conclusions. For the first time, the EMV software “Energy Resources Control: KER 2-Main” has been developed which is designed to quickly calculate the maximum permissible measurement error of the gas meter in relative units (%) and in absolute value (m3/h) for the current specified gas flow rate, pipeline diameter, pressure for various types of meters, which makes it easier to check their performance during periodic verification. The results obtained are in compliance with the objectives specified in “Energy Strategy of Russia for the Period Up to 2030” (No. 1715-r from October 13, 2009) and are intended for use in the modernization of gas consumption systems and accounting for low energy costs. The studies assume the adaptation of the basic methods for assessing the reliability, risks and safety of systems in the theory of gas supply and regulation of gas consumption metering used for the operation of regional enterprises of the gas industry.

Keywords: energy saving, energy resources, natural gas, meter.

31

Научный журнал строительства и архитектуры

DOI 10.36622/VSTU.2020.59.3.003

УДК 621.6.036

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА УСТАНОВОК ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

А. Л. Шурайц 1, А. В. Бирюков 2, А. П. Усачев 3

АО «Гипрониигаз1, 2 Россия, г. Саратов

Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина3, 4 Россия, г. Саратов

1Д-р техн. наук, проф., генеральный директор, тел.: (452)74-95-95, e-mail: shuraits@niigaz.ru

2Канд. техн. наук, директор научно-исследовательского центра, тел.: (452)74-94-15,

e-mail: Biryukov@niigaz.ru

3 Д-р техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения, вентиляции, водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики, тел.: (452)51-50-18, e-mail: usachev-ap@mail.ru

Состояние проблемы. В настоящее время отсутствует методика расчета степени засорения многослойного фильтрующего картриджа, учитывающая недопущение осаждения механических примесей в зазоре между цилиндрическими фильтрующими картриджами грубой и тонкой очистки. В этой связи разработка такой методики является актуальной задачей.

Результаты. В данной работе предложена методика расчета по определению среднеинтегральной степени засорения многослойных цилиндрических фильтрующих картриджей механическими примесями и потери давления на них, которые учитывают недопущение осаждения механических примесейв зазоремежду цилиндрическими фильтрующими картриджами грубой и тонкой очистки.

Выводы. Полученные результаты позволяют определить величины потерь давления и среднеинтегральной степени засорения многослойного фильтрующего картриджа в зависимости от величины уменьшения живого сечения всех фильтрующих сеток в процессе их засорения и предотвратить осаждение механических примесей в зазоре между цилиндрическими фильтрующими картриджами грубой и тонкой очистки.

Ключевые слова: методика расчета, механические примеси, зазор, цилиндрические фильтрующие картриджи, грубая и тонкая очистка, природный газ, двухступенчатая установка очистки, предотвращение осаждения.

Введение. Обеспечение надежной эксплуатации высокоточного современного высокопроизводительного оборудования по редуцированию давления природного газа достигается за счет применения двухступенчатой очистки газа от механических примесей [11]. Проведенный анализ и опыт газораспределительных организаций показывают, что около 70% механических частиц в общем их балансе оседает на цилиндрических фильтрующих картриджах (ЦФК)грубойочистки,итолько30%– наЦФКтонкойочистки[2, 3, 6].

Пример линии редуцирования головных пунктов редуцирования газа (ПРГ) общей пропускной способностью 500 тыс. м3/ч с установленными на ней двухступенчатыми цилиндрическими установками (ДЦУ) грубой и тонкой очистки высокой пропускной способности приведен на рис. 1.

Процесс двухступенчатой очистки природного газа от механических примесей был ранее описан в работах [1, 5–10, 14–21]. Так, принцип снижения капитало- и металлоемкости, предложенный в работе [9], заложен в конструкцию ДЦУ и заключается в размещении во внутреннем объеме одного корпуса коаксиально установленных ЦФК грубой очистки изодно-

© Шурайц А. Л., Бирюков А. В., Усачев А. П., 2020

32

Выпуск № 3 (59), 2020

ISSN 2541-7592

слойной сетки и тонкой очистки из многослойного полотна, находящихся на минимально допустимом расстоянии δmin, при котором степень засорения фильтрующей сетки грубой очистки не увеличивается, по сравнению со случаями, когда фактическое расстояние δф между фильтрующими элементами δф δmin (рис. 2).

Рис. 1. ДЦУ грубой и тонкой очистки высокой пропускной способности:

1, 4 – входной и выходной патрубки; 2, 3 – цилиндрические фильтры грубой и тонкой очистки; 5 – газорегулирующее оборудование.

Рис. 2. Схема устройства с ЦФК грубой и тонкой очистки, установленных в объеме одного корпуса:

1 – вертикальный цилиндрическийкорпус; 2, 6 – входной ивыходной патрубки; 3, 4 – фланец и крышка фильтра;

5 – стакан; 7, 8 – ЦФК грубой и тонкой очистки;

9 – крышка для ЦФК 7 и8;

10 – ячейки ЦФК грубой очистки; 11– первые по направлению течения газа фильтрующие слои

ЦФК тонкой очистки; 12 – зазор между ЦФК грубой и тонкой очистки;

13 – последующие за первымифильтрующие слои ЦФК тонкой очистки;

14 –пространство для выхода очищенного газа.

33

∆Zn=i. m=jn=i
bn=i. m=jn=i
Ln=i. m=jn=i

Научный журнал строительства и архитектуры

Однако в рассмотренных работах [1, 5–10, 14–21] отсутствует методика расчета степени засорения ЦФК в любой момент эксплуатации, учитывающая условия, предотвращающие осаждение механических примесей в зазоре между ЦФК грубой и тонкой очистки. В этой связи разработка такой методики расчета представляется актуальной.

Целью исследования является разработка методики расчета по определению степени засорения многослойных фильтрующих полотен грубой и тонкой очистки механическими примесями и величины потерь давления на цилиндрических фильтрующих картриджах.

1. Разработка методики расчета по определению степени засорения фильтрующих полотен грубой и тонкой очистки. В общем случае многослойное фильтрующее полотно выполнено из n сеток, расположенных одна за другой. Сетевой газ с максимальным содержанием механических примесей при постоянном расчетном расходе V = const проходит очистку в рядесетокn (рис. 3), последовательно расположенных по ходу течения газа, с квадратными ячейками и типоразмером, равным mn. Номер сетки n в ряду изменятся в интервале n = 1; 2; 3; …, i. Номер типоразмера ячеек каждой сетки n в ряду в процессе ее засорения изменяется до значений mn = аn, сn, еn, …, jn. В процессе засорения на каждой последующей сетке осаждаются механические примеси меньшего размера, поэтому каждая следующая сетка n по направлению течения газа имеет меньший начальный и следующие за ним размеры по сравнению с предыдущей сеткой.

Рис. 3. Схема последовательно расположенных по ходу течения газа фрагментов сеток с номером, изменяющимся в интервале n = 1; 2; 3; …, i и типоразмером ячейки сетки, равным mn:

n = 1; 2; 3; …, i – номер сетки n в ряду;

mn = аn, сn, еn, jn – номер типоразмера ячеек каждой сетки n в ряду в процессе ее засорения;

– расстояние между двумя соседними квадратными ячейками каждой следующей сетки n по направлению течения газа в процессе ее засорения;

– ширина квадратных ячеек в свету каждой следующей сетки n по направлению течения газа в процессе ее засорения;

– потери давления при прохождении газа через сетку n по направлению течения газа в процессе ее засорения

34

Выпуск № 3 (59), 2020

ISSN 2541-7592

Расстояние между двумя соседними квадратными ячейками каждой следующей сетки Ln=i.m=jn=i по направлению течения газа (рис. 3) имеет меньшее начальное и последующее за

ней значение по сравнению с предыдущей сеткой Ln=i-1.m= jn=i-1 , то есть

Ln=i-1.m= jn=i-1 > Ln=i.m= jn=i .

В начальный момент относительной величине живого сечения сетки

bn=i.m=2 аn=i / bn=i.m=аn=i+Ln=i.m=аn=i 2,

расположенной в точке n=i по направлению течения газа, соответствует степень ее засорения

механическими примесями θn=i.m=аn=i , равная нулю.

При m=j в качестве загрязненного элемента, расположенного в точке n=i по направлению течения газа (рис. 3) условно принимается фильтрующий элемент с ячейкой, имеющей

меньший размер bn=i.m=jn=i (при m=j) по сравнению с предыдущим размером bn=i.m=(j-1)n=i (при m = (j-1)n=i). Уменьшение любого предыдущего размера ячейки сетки, расположенной в точке n=i по направлению течения газа, с bn=i.m=(j-1)n=i до последующего bn=i.m=jn=i в процессе

ее засорения представляется как увеличение расстояния между ячейками сетки до величины:

m=j

L

n=i

L

n=i

(b

- b

n=i ) .

(1)

n=i.m=j

 

n=i.m=a

m=1

n=i.m=(j-1)n=i

n=i.m=j

 

Зависимость для определения суммарных потерь давления [12] при прохождении газа через ряд сеток n= 1; 2; 3; …, i, последовательно расположенных друг за другом (рис. 3) по ходу его течения, когда каждая последующая сетка n имеет меньший начальный и последующие за ним размеры по сравнению с предыдущей, записывается как:

 

 

 

V2 b

 

+L

 

m=j

(b

 

- b

n=i )

4

 

 

 

n=i

 

 

n=i

n=i

+

n=i

 

 

 

 

 

 

n=i.m=a

 

n=i.m=a

 

m=1

 

n=i.m=(j-1)

 

n=i.m=j

 

 

 

 

Zn.m n=i.m= j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

,

(2)

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

n=1

n=i

 

 

 

bn=i.m=jn=i × F 2 g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где n=i.m=j

– коэффициент местного сопротивления сетки [4], расположенной в точке n=i

n=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по направлению течения газа для m=jn=i, которая характерна для текущего размера bn=i.m=jn=i , обусловленного его загрязнением механическими примесями; V – пропускная способность фильтрующего устройства при избыточном давлении газа на входе в ДЦУ, численно равная расчетному расходу газа [11], м3/с; bn=i.m=an=i – величина номинального начального размера ячейки чистой сетки в свету, незагрязненной механическими примесями, которая расположена в точке n=i по направлению течения газа для m= an=i (рис. 3), м; Ln=i.m= jn=i – значение номинального начального расстояния между ячейками сетки в свету (рис. 3), расположенной в

точке n=i по направлению течения газа для m=jn=i, м; bn=i.m=(j-1)n=i ,bn=i.m=jn=i – предыдущий и последующий размеры квадратной ячейки фильтрующей сетки, расположенной в точке n=i по направлению течения газа, засоряемой механическими примесями, м; г – плотность газа,

проходящего через ячейки сетки при избыточном давлении на входе в ДЦУ, кг/м3; g – величина ускорения свободного падения, равная 9,8 м/с2.

Среднеинтегральную степень засорения фильтрующего полотна (как ряда сеток) в долях от единицы можно определить, если вычислить суммарную степень засорения всех сеток и затем поделить полученное значение на количество сеток n =i:

35

Научный журнал строительства и архитектуры

 

 

 

b2

 

-

 

 

 

 

 

bn=i.m=j2

n=i

 

 

 

 

 

 

 

n=i.m=аn=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bn=i.m=аn=i+Ln=i.m=аn=i

2

 

 

 

 

 

 

m=jn

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

b

+L

 

 

 

b

 

 

 

 

n=i

 

 

 

 

 

n=i.m=an=i

n=i.m=an=i

 

 

 

 

n=i.m=(j-1)n=i

n=i.m=jn=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m=аn

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=i.m=аn=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

+L

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=i.m=аn=i

n=i.m=аn=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

θср.n.m=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=i

Здесь в любой момент эксплуатации при m =jn=i относительной величине живого сечения сетки соответствует определенная степень ее засорения механическими примесями. Формулы (2) и (3) также справедливы для определения потерь давления и среднеинтегральной степени засорения одной фильтрующей сетки, например, как это имеет место для ЦФК грубой очистки, если принять значение n=1.

2.Разработка методики расчета по предотвращению осаждения твердых частиц в зазоре между ЦФК грубой и тонкой очистки. Важной частью методических положений по определению степени засорения многослойного фильтрующего картриджа является разработка условий по предотвращению осаждения механических примесей в нижней части зазора 12 (рис. 2) между цилиндрическими фильтрующими картриджами грубой и тонкой очистки.

Вэтих целях предложено следующее соотношение размеров ячеек сеток ЦФК грубой и тонкой очистки (рис. 2 и фрагмент А на рис. 4):

1.Незагрязненный фильтрующий элемент грубой очистки 7 из плетеной металлической

сетки, который имеет ячейки 10, номинальным начальным размером в свету bгр.n=1.m=an=1

(рис. 4), пропускает в начальный момент эксплуатации твердые частицы 15 максимальным диаметром dч, равным размеру bгр.n=1.m=an=1 ячеек сетки ЦФК 7 грубой очистки. То есть

dч bгр.n=1.m=an=1.

(4)

2. Незагрязненный фильтрующий элемент тонкой очистки 8 выполнен из многослойного полотна, состоящего из ряда сеток, расположенных одна за другой, внутри которых будут осаждаться твердые частицы. При этом хотя бы первые по направлению течения газа слои 11

имеют ячейки с размером bт.n=1.m=an=1 , большим, чем максимальный диаметр твердых частиц dч. То есть

bт.n=1.m=an=1 dч.

(5)

Диаметр 11 волокон этих первых незагрязненных слоев dт.n=1.m=an=1, уложенных один за

другим, должен быть больше половины максимального диаметра dч/2 твердых частиц 15, то есть:

dт.n=1.m=an=1 dч /2.

(6)

Толщина Sт.n 1.m=an 1 двух первых по направлению течения газа слоев превышает мак-

симальный диаметр dч твердых частиц 15, то есть:

Sт.n 1.m=an 1 dч.

(7)

Для каждого последующего слоя 13 размеры ячеек уменьшаются, а последний слой имеет минимальные размеры ячеек.

Работа ЦФК грубой и тонкой очистки, выполненных согласно рекомендациям, заложенным в формулах (4)–(7), осуществляется следующим образом.

36

Выпуск № 3 (59), 2020

ISSN 2541-7592

Рис. 4. Схема, показывающая соотношения размеров, прикоторых предотвращается осаждение твердых частиц в нижней частизазора между ЦФК грубой и тонкой очистки и сохраняется пропускная способность ДЦУ. Геометрические параметры сеток показаны на увеличенной нижнейчасти ЦФК грубой и тонкой очистки. Позиции1-14 такиеже, как и на рис. 2; 15 – максимальный диаметр твердой частицы,

который проходит через ячейки сетки ЦФК грубой очистки; 16– граница между зазором 12 и первыми по направлению течения газа фильтрующимислоями ЦФК тонкой очистки.

На первом этапе эксплуатации природный газ поступает через входной патрубок 2 (рис. 2 и 4) и проходит через боковую поверхность незагрязненного фильтрующего картриджа

грубой очистки 7 из плетеной металлической сетки с размером ячейки bгр.n=1.m=an=1 . Крупные твердые частицы диаметром более dч, находящиеся в газе, оседают на наружной поверхности

37

Научный журнал строительства и архитектуры

ЦФК грубой очистки 7, а частицы диаметром dч bгр.n=1.m=an=1 и меньше проходят через его

ячейки. Далее газ протекает через боковую фильтрующую поверхность первых по направлению течения газа слоев 11 картриджа 8 тонкой очистки, имеющих ячейки с размером

bт.n=1.m=an=1 dч . Твердые частицы диаметром, равным dч bгр.n=1.m=an=1, свободно проходят через первые по направлению течения газа слои 11 картриджа 8 тонкой очистки, имеющие ячейки размером bт.n=1.m=an=1 dч , и оседают в их толще. Поскольку волокна первых слоев

11 выполняются

диаметром dт.n 1.m=an 1 dч / 2, а

суммарная их

толщина, равная

Sт.n 1.m=an 1 dт.1

будет больше диаметра частицы 15,

то есть Sт.n 1.m=an 1

dч , то, как пока-

зано на фрагменте А рис. 4, частицы 15 не будут выступать своим центром тяжести за границу 16 этого слоя и, как следствие, падать в нижнюю часть зазора 12.

На i-м этапе эксплуатации в процессе засорения ЦФК грубой очистки 7 размер ячеек уменьшается, и через них свободно проходят только частицы диаметром dч. i, меньшим, чем dч, но уже не проходят частицы диаметром, равным dч. Далее частицы диаметром dч. i меньшим, чем dч поступают к первым по направлению течения газа слоям 11 картриджа 8 тонкой очистки.

Затем газ проходит через боковую фильтрующую поверхность первых по направлению течения газа слоев 11 картриджа 8 тонкой очистки, имеющих ячейки с размером

bт.n=i.m=an=i >dч.i . Твердые частицы диаметром bт.n=i.m=an=i >dч.i свободно проходят через ячей- ки первых по направлению течения газа слоев 11 картриджа 8 тонкой очистки и оседают в их толще.

Учитывая, что ЦФК тонкой очистки согласно [3, 6] засоряются в несколько раз медленнее по сравнению с ЦФК грубой очистки, диаметр твердых частиц на i-том этапе эксплуатации будет всегда меньше ячеек, первых по направлению течения газа слоев 11 картриджа 8 тонкой

очистки, то есть, bт.n=i.m=an=i >dч.i .

Таким образом, в зазоре 12 между ЦФК грубой и тонкой очистки на любом этапе эксплуатации не образуется сплошной слой частиц, закупоривающий ячейки нижней его части, вследствие чего не уменьшается пропускная способность ДЦУ. По результатам данного предложения получено положительное решение о выдаче патента 04.02.2020 по заявке

2019132265 с приоритетом от 11.10.2019.

Сцелью проверки возможности исключения оседания твердых частиц в нижней части зазора 12 между ЦФК грубой 7 и тонкой 8 очистки (рис.2) и сохранения пропускной способности была изготовлена, а затем испытана в экспериментальном центре АО «Гипрониигаз» (г. Саратов) ДЦУ внутренним диаметром D=160 мм с ЦФК грубой очистки на основе металлической сетки высокой точности с квадратной ячейкой размером 0,2 мм в соответствии с ГОСТ 6613-86.

Для испытания в качестве рабочей среды использовался воздух с находящимися в нем песчаными частицами размером 0,25; 0,22; 0,2; 0,1; 0,05 мм. При этом доля фракций размерами свыше 0,2 мм составляла 70 % в общей массе примесей, а доля фракций размерами, равными 0,2 мм и меньше, составляла 30,0 % [3].

Фильтрующие картриджи тонкой очистки с минимальным размером ячейки последнего слоя 0,04 мм по направлению течения газа были выполнены в двух вариантах.

Первый вариант. Фильтрующее полотно картриджа выполнено на основе сетки высокой точности с количеством слоев, равным семи согласно ГОСТ 6613-86. Номер сетки в ряду n,

размеры квадратных ячеек bт.n=1.m=an=1 , диаметры проволоки dт.n 1.m=an 1 ЦФК тонкой очистки для варианта № 1 приведены в табл. 1.

38

Выпуск № 3 (59), 2020

ISSN 2541-7592

Таблица 1

Номер сеткив ряду n, размеры квадратных ячеек и диаметры проволоки dт. для ЦФК тонкой очисткипо варианту№ 1

Номер сетки, n

 

1

2

3

4

5

6

7

Размер ячейки, bт.n=1.m=an=1, мм

0,22

0,22

0,18

0,14

0,1

0,071

0,04

Диаметр проволоки, dт.n 1.m=an 1, мм

0,12

0,12

0,12

0,09

0,06

0,05

0,03

По крайней мере, первые два слоя 11 по направлению течения газа имеют ячейки разме-

ром bт.n=1.m=an=1

bгр.n=1.m=an=1 , то есть 0,22 > 0,2 мм. Твердые частицы максимальным разме-

ром, равным dч

bгр.n=1.m=an=1 , то есть dч=0,2 мм, поступающие из фильтрующего картриджа

грубой очистки, свободно проходят через два первых по направлению течения газа слоя

11 цилиндрического элемента 8 тонкой очистки, имеют ячейки размером bт.n=1.m=an=1 dч . Ме-

таллические проволоки сеток двух первых слоев 11 выполняются диаметром dт.n 1.m=an 1 ,

большим половины максимального диаметра dч/2 твердых частиц 15, то есть

dт.n=1.m=an=1

dч /2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда толщина слоя первых двух металлических проволок Sт.n 1.m=an 1

2dт.n=1.m=an=1

будет больше диаметра частицы 15, то есть Sт.n 1.m=an 1 dч

или 0,24>0,2мм. Поскольку тол-

щина Sт.n 1.m=an 1

превышает максимальный

диаметр

dч

твердой

частицы

15,

 

то есть

Sт.n 1.m=an 1

dч , то, как показано на фрагменте А рис. 4, она не выступает своим центром

тяжести за границу 16 этого слоя и, как следствие, не падает в нижнюю часть зазора 12.

Второй вариант. Фильтрующее полотно картриджа 8 выполнено на основе сетки высокой

точности с количеством слоев, равным семи согласно ГОСТ 6613-86.

 

 

 

 

 

Номер сетки в ряду n, размеры квадратных ячеек dт.n 1.m=an 1 ,

диаметры проволоки

dт.n=1.m=an=1

для ЦФК тонкой очистки по варианту2 приведены в табл. 2.

 

 

 

 

 

 

Номер сеткив ряду, размеры квадратных ячеек и диаметры проволоки

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

 

для ЦФК тонкой очистки по варианту№ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер сетки, n

 

 

 

 

1

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

Размер ячейки, bт.n=1.m=an=1, мм

 

 

0,14

0,14

 

0,12

 

0,1

 

0,071

 

0,05

 

0,04

Диаметр проволоки, dт.n 1.m=an 1, мм

 

0,09

0,09

 

0,08

 

0,06

 

0,05

 

0,036

 

0,03

При

этом

первые

по

направлению течения газа слои 11 имеют ячейки

размером

bт.n=1.m=an=1

bгр.n=1.m=an=1 ,

то

есть

0,14 0,2.

Твердые

частицы максимальным

размером

dч bгр.n=1.m=an=1 превышают значение диаметра двух первых по направлению течения газа

слоев dч dт.n 1.m=an 1 , то есть 0,2 0,09мм. Металлические проволоки сеток двух первых слоев 11 имеют диаметр dт.n 1.m=an 1 , меньше половины максимального диаметра

39