Расчетное определение коэффициента пропускной способности запорной арматуры

Максим Николаевич Каракулов; Ирина Игоревна Холова; Александр Дмитриевич Холов

doi:10.22213/2413-1172-2022-3-32-37

Авторы

М. Н. Каракулов Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. И. Холова ОАО «Торговый Дом «Воткинский завод»
А. Д. Холов АО «Воткинский завод»

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-3-32-37

Ключевые слова:

коэффициент пропускной способности, запорный клапан, задвижка клиновая, коэффициенты местных сопротивлений

Аннотация

Современный уровень развития отрасли производства оборудования для газонефтедобывающей отрасли требует разработки инженерных методов расчета гидравлических характеристик выпускаемых изделий. В связи с усложнением конструкций распределительных и управляющих узлов сетей транспортировки нефти и газа гидравлические характеристики входящих в них управляющих элементов всё больше влияют на эксплуатационные показатели регулирования. В конструкциях распределительных и управляющих узлов применяется трубопроводная арматура, в частности клиновые задвижки и запорные клапаны. Одной из основных гидравлических характеристик этих изделий является пропускная способность, которая оценивается коэффициентом пропускной способности. Поэтому сейчас инженеру-проектировщику нужны простые, обладающие достаточной степенью точности методы определения теоретического значения коэффициента пропускной способности на этапах проектирования изделия. Пропускная способность связана с гидравлическим сопротивлением проходной части трубопроводной арматуры, так как оно влияет на уровень снижения давления при перемещении жидкости от входного к выходному патрубку изделия. Существуют методы определения местных гидравлических сопротивлений, вызванных изменением геометрии проходной части, базирующиеся на формуле Вейсбаха и эмпирически определенных коэффициентах местного сопротивления. Предлагаются инженерные методы определения коэффициента пропускной способности двух видов трубопроводной арматуры - клиновой задвижки и запорного клапана. Методы базируются на хорошо зарекомендовавшем себя подходе, выраженном в использовании связи пропускной способности с совокупностью местных гидравлических сопротивлений, возникающих на пути движения рабочей среды. При этом используются сведения о значениях величин местных гидравлических сопротивлений, полученных эмпирическим путем с возможностью их аппроксимации для получения промежуточных значений этих показателей. Учтены геометрические особенности проходных каналов рассматриваемых изделий. Проведено их сопоставление с существующей номенклатурой сведений о значениях коэффициентов местного гидравлического сопротивления. Предлагаемые методы позволяют сократить время на проведение расчетов с получением результата, точность которого достаточна для использования его в инженерных расчетах. Получены выражения, позволяющие определить значения коэффициента пропускной способности клиновой задвижки и запорного клапана, учитывающие геометрические особенности и взаимное расположение проходных сечений трубопроводной арматуры, а также физические свойства рабочей среды.

Биографии авторов

М. Н. Каракулов, Воткинский филиал ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор

И. И. Холова, ОАО «Торговый Дом «Воткинский завод»

инженер-проектировщик

А. Д. Холов, АО «Воткинский завод»

инженер-конструктор

Библиографические ссылки

Гуревич Д. Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Л. : Машиностроение, 1968. 888 с.

Wang H., Chen Z., Huang J., Quan L. and Zhao B. Development of high-speed On-Off valves and their applications. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2022, vol. 35. DOI: 10.1186/s10033-022-00720-5.

Bojkovic A., Vermeire F.H., Kuzmanović M., Dao Thi H. and Van Geem K.M. Analytics Driving Kinetics: Advanced Mass Spectrometric Characterization of Petroleum Products. Energy and Fuels, 2022, vol. 36, pp. 6-59.

Szpica D., Kisiel M. and Czaban J. Simulation Evaluation of the Influence of Selected Geometric Parameters on the Operation of the Pneumatic Braking System of a Trailer with a Differential Valve. Acta Mechanica et Automatica, 2022, vol. 16, pp. 233-241.

Zhang D., Gao L., Zhou S., Ma Y., Li B. Measurement of the mass-flow-rate characterization parameters of high-pressure pneumatic servo slide valves. Scientific Reports, 2022, vol. 12, no. 1.

Chicherin S., Zhuikov A., Junussova L. The new method for hydraulic calculations of a district heating (DH) network. Energy, 2022, vol. 260. DOI: 10.1016/j.energy.2022.125071.

Klesse S., Wohlgemuth T., Meusburger K., Vitasse Y., von Arx G., Lévesque M., Frei E. R. Long-term soil water limitation and previous tree vigor drive local variability of drought-induced crown dieback in fagus sylvatica. Science of the Total Environment, 2022, vol. 851. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.157926.

Li J., Liu Z., Liao S., Liu Q. Fully nonlinear interfacial periodic waves in a two-layer fluid with a rigid upper boundary and their loads on a cylindrical pile. Ocean Engineering, 2022, vol. 260. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.112014.

Luo P., Liu L., Wang S., Ren B., He B., Nover D. Influence assessment of new inner tube porous brick with absorbent concrete on urban floods control. Case Studies in Construction Materials, 2022, vol. 17. DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01236.

Meng Y., Wang Q., Su W., Ye W., Chen Y. Effect of sample thickness on the self-sealing and hydration cracking of compacted bentonite. Engineering Geology, 2022, vol. 307. DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106792.

Tao S., He Q., Yang X., Luo J., Zhao X. Numerical study on the drag and flow characteristics of porous particles at intermediate reynolds numbers. Mathematics and Computers in Simulation, 2022, vol. 202, pp. 273-294. DOI: 10.1016/j.matcom.2022.06.001.

Voinov N.A., Zemtsov D.A., Deryagina N.V., Bogatkova A.V., Zhukova O.P. A study of diabatic distillation in a column with a low pressure drop. Chemical Engineering Research and Design, 2022, vol. 185, pp. 1-13. DOI: 10.1016/j.cherd.2022.06.033.

Wang J., Long Y., Zhao Y., Liu X., Pan W., Qu J., Shi Y. Numerical simulation of foundation pit dewatering using horizontal seepage reducing body. Scientific Reports, 2022, vol. 12. DOI: 10.1038/s41598-022-05348-y.

Barooah A., Khan M. S., Khaled M. S., Manikonda K., Rahman M. A., Hassan I., Hascakir B. Development of pressure gradient correlation for slurry flow using dimensional analysis. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2022, vol. 104. DOI: 10.1016/j.jngse.2022.104660.

Chang Y., Xu Q., Wu Q., Zhao X., Huang B., Wang Y., Guo L. Experimental study of the hydraulic jump phenomenon induced by the downstream riser structure in a pipeline-riser system. Chemical Engineering Science, 2022, vol. 256. DOI: 10.1016/j.ces.2022. 117687.

Chen S., Sun B., Fang H., Li Z., Tong A. Analysis of the roughness coefficient of overflow in a drainage pipeline with sedimentation.Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 2022, vol. 13. DOI: 10.1061/ (ASCE)PS.1949-1204.0000668.

Coelho F.M. and De Azevedo J.P. S. Design criteria for roughness values under real sewer system operating conditions. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 2022, vol. 13. DOI: 10.1061/ (ASCE)PS.1949-1204.0000654.

Kottapalli S., Hirschberg A., Anantharaman V., Smeulders D M.J., Waterson N., Nakiboglu G. Hydrodynamic and acoustic pressure fluctuations in water pipes due to an orifice: Comparison of measurements with large eddy simulations. Journal of Soundand Vibration, 2022, vol. 529. DOI: 10.1016/j.jsv.2022.116882.

Lei Q., Zhu X., Meng Y., Cui X. On the pressure-torsion response of a flexible pipe with section ovalization. Applied Ocean Research, 2022, vol. 127. DOI: 10.1016/j.apor.2022.103297.

Su Y., Li X., Li Z., Wu X. Theoretical analysis of the flow stability of HTGR supercritical steam generators using dimensionless numbers. Nuclear Engineering and Design, 2022, vol. 394. DOI: 10.1016/j.nucengdes. 2022.111820.