Технология очистки с помощью пневмо-импульсной установки

Методика применения пневмо-импульсной технологии и её отличия от гидроудара

Специалисты компании ООО «АСГАРД-Сервис» используют установку ПТУс-200 с применением технологии пневмо-импульса. Данный метод подходит для чистки систем отопления, применим в теплоэнергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве, промышленности. Технология позволяет в разы увеличить производительность и эффективность очистки внутренней поверхности отопительных систем. С помощью резкой подачи импульсов сжатого воздуха под большим давлением создаются ударные волны в жидкости, находящейся в трубопроводе.

Часто люди не доверяют данному способу, путая его с гидроударом и опасаясь за дальнейшую работу и сохранность систем отопления. Тут следует сделать оговорку с подробным описанием.

Леонид Иванович Седов в «Механике сплошной среды» и Овсянников Лев Васильевич в «Лекциях по основам газовой динамики» описывают пневмо-импульсную технологию следующим образом.

Для примера представим себе систему, состоящую из трубы и подсоединённого к ней баллона с сильно сжатым газом. Труба заполнена жидкостью. На выходе из баллона установлен быстродействующий клапан. При его открытии газ высвобождается в трубу. Между клапаном и жидкостью находится слой газа. Давление газа равно давлению в жидкости. В момент открытия клапана в трубе происходит формирование ударной волны. Она распространяется сначала по газу под низким давлением, а затем по жидкости.
При наличии между клапаном и жидкостью слоя газа, в момент открытия клапана происходит распад произвольного разрыва, волна разрежения уходит в область газа под высоким давлением, а ударная волна в область газа с низким давлением. На рисунке 1 схематично показано распределение давлений в ударной волне и воле разрежения после открытия клапана.

Рисунок 1 – Расчётная схема и распределения давления на различных стадиях пробега ударных волн

При заданных давлении p1 и плотности газа ρ1 в баллоне и давлении p0 и плотности газа ρ0 в слое между жидкостью и клапаном давление p2 и массовая скорость среды u2 на фронте ударной волны находится из системы уравнений[2]:

где γ – показатель адиабаты газа. Для воздуха γ = 7/5 = 1,4.

На рисунке 2 (нижняя кривая) приведена зависимость давления p2 в ударной волне, распространяющейся в газовом слое между клапаном и жидкостью, от давления в баллоне p1 при p0 = 1 атм, ρ0 = 1,225 кг/м³, γ = 1,4 (нормальные атмосферные условия) и условии равенства температуры газа в баллоне температуре окружающий среды. Данное условие даёт

При давлении в баллоне p1 = 70 атм, давление на фронте ударной волны в газе составляет p2 = 5,73 атм, а массовая скорость u2 равна 511 м/с.

Если объём газа между клапаном и жидкостью достаточно мал, то ударная волна распространяется до жидкости не затухая. Как только ударная волна достигнет поверхности жидкости возникает произвольный разрыв, который распадается на преломлённую ударную волну в жидкости и отражённую от неё ударную волну, уходящую по газу в сторону баллона (см. рисунок 1). Величины давления на фронтах отражённой и преломлённой ударных волн совпадают (совпадают и массовые скорости газа и жидкости). Давление и массовую скорость на фронте ударной волны в жидкости можно вычислить, решая следующую систему уравнений[2]:

где Ω – акустический импеданс жидкости. Для воды величина Ω составляет 1,5·106 кг/(м²·с).

Зависимость давления в ударной волне, распространяющейся в жидкости (вода) p3, от давления газа в баллоне p1 представлена на рисунке 2 (верхняя кривая). В случае p1 = 70 атм, давление на фронте ударной волны в воде равно 21,84 атм, а массовая скорость воды u3 равна 1,41 м/с.

Рисунок 2 – Зависимости величин давления на фронтах ударных волн,
распространяющихся в газе p2 и жидкости p3, от давления газа в баллоне p1

Распространяющая в жидкости ударная волна может встречать на своём пути различные препятствия и усиливается, отражаясь от них. Так, если конец трубы закрыт и жидкость не может свободно вытекать из него, то ударная волна отразиться от конца трубы и устремиться обратно в сторону баллона, а давление в ней существенно возрастёт (см. рисунок 1).

В рассматриваемой системе ударные волны, распространяющиеся в жидкости, являются слабым (мало отношение перепада давления на фронте к произведению акустического импеданса на скорость звука), и для их описания можно использовать акустическое (линейное) приближение[1, 2]. При отражении ударной волны, набегающей на жёсткую стенку, давление в отражённой волне ударной волне p4 можно найти по формуле

p4 = 2p3 − p0

Зависимость давления в отражённой ударной волне p4 от давления в баллоне p1 приведена на рисунке 3 (нижняя кривая). В случае p1 = 70 атм, величина p4 равна 42,68 атм.

Важно отметить, что приведённое описание ударно-волнового течения газа и жидкости справедливо для достаточно большого объёма газа в слое между клапаном и жидкостью (при p1 = 70 атм более двадцати объёмов баллона). Если слой газа между баллоном и жидкостью относительно мал, то возможно образование второй ударной волны в жидкости, распространяющейся вслед за первой и имеющей существенно большую амплитуду. Вторая ударная волна образуется при взаимодействии отражённой от слоя жидкости волны и контактного разрыва, отделяющего газ из баллона от газа низкого давления. Чем меньше слой газа между баллоном и жидкостью, тем больше амплитуда второй ударной волны и, соответственно, выше давление в системе. Для определения связи максимального давления в системе от давления в баллоне и объёма газового промежутка между жидкостью и клапаном требуется проведение дополнительного исследования (необходимо учитывать геометрию системы, проводить численное моделирование течения газа и жидкости). Однако, оценить максимально возможный уровень давления в системе можно считая, что между клапаном и жидкость газа нет, т.е. после открытия клапана ударная волна формируется сразу в жидкости.

Рисунок 3 – Величины максимальных давлений p3 и p4 в трубе, заполненной жидкостью,
в зависимости от давления в баллоне p1

Найти давление p2 и массовую скорость u2 за фронтом ударной волны в жидкости можно из системы уравнений[2]

На рисунке 4 показана зависимость давления на фронте ударной волны в жидкости  p2 от давления в баллоне  p1 при отсутствии слоя газа между клапаном и жидкостью. Из рисунка 4 видно, что давление в ударной волне растёт практически пропорционально давлению в баллоне. Жидкость практически не сжимается в ударной волне. При p1 = 70 атм, давление на фронте ударной волны в жидкости составляет 68,69 атм, массовая скорость жидкости за фронтом u2 равна 4,57 м/с.

Рисунок 4 – Зависимость давления на фронте ударной волны в жидкости  p2
от давления в баллоне p1 при отсутствии слоя газа между клапаном и жидкостью

Давление p3 в ударной волне, отражённой от заделанного конца трубы, показано на рисунке 3 пунктиром (верхняя кривая). Это давление рассчитывается по формуле

p3 = 2p2 − p0

На самом деле, быстродействующий клапан открывается мгновенно только в теории, в реальности этого не происходит, давление в жидкости поднимается плавно, и максимальное давление в системе будет ниже. При герметичной системе в результате быстрого пробега волн в жидкости давление быстро снизиться.

Так что выводы однозначны − так как динамические жесткости двух сред сильно отличаются, так же как и масса, то гидроудара не происходит.

Пример оборудования, разработанного специально для компании ООО «АСГАРД-Сервис»:

 

Специалисты ООО «АСГАРД-Сервис» успешно применяли данную методику при очистке систем трубопроводов ГУП «Петербургский метрополитен». Стоит отметить, что заказчик остался доволен выполненной работой.


Вид специальной пневмо-импульсной установки

 

Промывка технологического оборудования на режиме (гидрокинетический метод). Скачать.

Преимущества компании

  1. Быстрый отклик на заявку

  2. Высокое качество выполняемых работ

  3. Подбор хим. реагентов индивидуально под заказчика

  4. Специалисты с опытом более 10 лет в отрасли

  5. Низкие цены, так как работаем над издержками

  6. Короткие сроки мобилизации и оперативное начало работ

  • Фактический адрес
    г. Москва, ул. Большая Почтовая 55/59, строение 1, офис 436
  • Телефон +7 (499) 322 - 30 - 62
  • E-mail info@asgard-service.com
  • График работы ПН-ПТ с 09:00 до 18:00
Остались вопросы?
Мы Вам перезвоним
Перезвоните мне

Наши клиенты

  • Роснефть
  • СИБУР-Холдинг
  • Энергаз
  • СургетНефтеГаз
  • Транснефть