3.3. Методика исследований

 

При проведении исследований были использованы общепринятые методики. Методика и техника исследований с использованием логических законов и правил позволила выяснить общий характер работы тора-разделителя и зависимость параметров последнего.

Как было отмечено выше перемещение тора осуществляется за счет создания разности давления в трубопроводе. При этом торы-разделители перекрывают трубу в поперечном сечении и перекатываются внутри трубо­провода без трения, скольжения.

Условия движения-качения тора может быть обеспечено в том случае, если усилие прижатия поверхности тора к внутренней поверхности трубы, с учетом коэффициента трения-скольжения, будет больше, чем усилие, необ­ходимое для передвижения тора внутри трубы. Давление воздуха Р внутри тора во всех точках одинаково. Поэтому воздух внутри тора давит на часть оболочки, соприкасающейся с внутренней поверхностью трубы, с си­лой, равной PS. Одновременно с этим на часть поверхности тора, равной по площади поперечному сечению трубы, давит сила, обусловленная избыточ­ным давлением Р воздуха, создаваемого компрессором. Величина этой силы равна:

(Р₁- Р_а) S            (1)

Таким образом, условие движения качения тора может быть в общем виде следующим выражением:

(Pi-P_а. )Si< P₁ S₂f                      (2)

где: Pi - избыточное давление, МПа;

Р_а- атмосферное давление, МПа;

р_т - давление внутри тора, МПа;

Si - площадь поперечного сечения трубы, м²;

S₂ - площадь контакта тора с внутренней поверхностью трубы, м²;

f - коэффициент трения-скольжения.

Поскольку площадь контакта тора с внутренней поверхностью трубы и площадь поперечного сечения трубы не трудно найти, то условие ( 2 ) можно записать в виде:

(Р₁ - Р_а) R_т²< Р₁ 4 а l f             (3)

где: R_т - радиус трубы, м;

а =1/2 радиуса тора, м;

1 — длина цилиндрической части поверхности тора, м.

Окончательно имеем, при условии Rr =2a

                                        (4)

На основании уравнения (4) можно сделать вывод о том, что движение качения внутри трубы обеспечивается при условии, когда соотношение между избыточным давлением, необходимым для перемещения тора, и давлением внутри тора с учетом коэффициента 2 трения-скольжения будет меньше соотношений длины контакта тора с трубой и его радиусом.

Другими словами для движения тора в трубе необходимо, чтобы соотношение между давлением на перемещение тора и давлением внутри него не превышало соотношения линейных размеров тора.

Учитывая то, что при выполнении процесса изоляции внутренней поверхности трубы используется два тора-разделителя, между которыми находится изолирующий состав, рассмотрим справедли­вость условия ( 2 ) в этом случае.

В соответствии с ( 2 ) запишем условия движения-качения для двух торов, между которыми находится изолирующий состав.

Для первого тора Р₁ - Р₂ < Р_f 1f/а

Для второго тора Р₂ – Р_а < Р_т 1f/а

Из симметрии следует Р₁ – Р_а < 2 Р_т 1f/а

С учетом преобразования условия, обеспечивающее движение-канчение торов разделителей, определяется соотношением:

     (5 )

Таким образом, для движения двух торов-разделителей в трубе необходимо, чтобы отношение давления на перемещение торов к давлению внутри их с учетом коэффициента трения-скольжения не превышало соотношение линейных размеров обоих торов.

 Для сохранения объема изолирующего состава в трубе между торами-разделителями необходимо исключить возможностьихсмещение относительно друг друга под действием давления изолирующего состава.

Рассмотрим зависимость давления жидкости от высоты столба в цилиндрическом сосуде. Давление на дно сосуда равно весу столба жидкости:

Р = F/S=mg/S  (6)

Отсюда получаем:

Р = pV/S = phS_q/S = phg   (7)

Такое же давление, оказывает жидкость и на боковые стенки сосуда глубиной h. Исходя из этого, можно записать условие, исключающее возможность смещения торов-разделителей относительно друг друга под действием давления изолирующего состава:

рhg < Р₁ – Р_а   (8)

где: р - плотность состава, кг/м;

g - ускорение силы тяжести, м^с;

h - высота трубы заполненная составом, м;

Р₁ - избыточное давление, МПа;

Р_а - атмосферное давление.

Из полученного уравнения ( 8) видно, что величина гидростатического давления изолирующего состава не должна превышать величины избыточного давления, необходимого дня перемещения тора.

 С целью подтверждения теоретических положений, характеризующих движение торов-разделителей в трубе и создания рабочих конструкций, была разработана программа лабораторных исследований, которая позволяет определить оптимальную длину тора и скорость его движения внутри трубы, исходя из следующих зависимостей:

L_тор = f (d_тр, d_тор)  (9)

где: d_тр - диаметр трубы,

d_тор - диаметр тора.

V = f (P_т P₁ d_тр d_тор)  (10)

где: Р_т - давление внутри тора,

Р₁- необходимое давление для перемещения тора.

V=f (p_{В, С}, P₁)

где: p_{В, С} - вязкость изолирующего материала,

Р₁- избыточное давление.

 

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: