管道邊界層減阻裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種管道流動邊界層減阻裝置，具體講是涉及一種應(yīng)用于壁面黏性阻力以及湍流強(qiáng)大較大的輸運(yùn)管道中的邊界層減阻裝置,其在不對現(xiàn)有管道做特殊處理的情況下，在其內(nèi)部加裝薄壁內(nèi)管，并在內(nèi)管管壁上開小孔；內(nèi)管流體入口處設(shè)有漸縮噴管，其能夠在整個管道內(nèi)形成內(nèi)管壁面上的噴注目的，減小黏性阻力損失。對于湍流流動，本發(fā)明還有減弱管徑方向的湍流損失，起到整流的作用。在湍流流動時，當(dāng)管徑方向上的速度大于噴注速度時，液體進(jìn)入夾層，當(dāng)管徑方向上的速度不大于噴注速度時，有噴注效果，這就減小了流體在管壁上的沖擊反彈，能較快的將主流內(nèi)的徑向速度抵消，將湍流整合成層流。
【專利說明】管道邊界層減阻裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道流動邊界層減阻裝置，具體講是涉及一種應(yīng)用于壁面黏性阻力以及湍流強(qiáng)大較大的輸運(yùn)管道中的邊界層減阻裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，對于減阻方法的研究及實(shí)踐，主要包括溝槽法、氣泡法、柔壁法、高聚合物添加劑法、高分子涂層減阻和壁面振動減阻等。但對于管道減阻的方案設(shè)計(jì)上，溝槽法、氣泡法、柔壁法不易實(shí)現(xiàn)；高分子涂層減阻和壁面振動減阻目前大多處于試驗(yàn)或者理論研究階段；高聚合物添加劑法雖然得到廣泛應(yīng)用，但是減阻劑的使用限定條件太多，尤其不適用于層流減阻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是要提供管道邊界層減阻裝置，其在壁面上形成噴注速度，實(shí)現(xiàn)減小流動阻力的目的。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為管道邊界層減阻裝置，包括:外管和內(nèi)管，內(nèi)管套裝在外管內(nèi)部，內(nèi)管直徑根據(jù)外管直徑確定，以外管直徑的90%左右為宜，外管和內(nèi)管之間形成夾層，外管和內(nèi)管兩端分別通過連接支板連接；內(nèi)管一端設(shè)有漸縮噴管；內(nèi)管管壁上均勻設(shè)有噴注孔，噴注孔采用按順序或者交錯排列的方式，噴注孔的數(shù)量在徑向可按角度分布，如每10°開一孔，軸向開孔的數(shù)量可根據(jù)流體物性以及設(shè)計(jì)要求來確定，如若流體黏度較大，開孔數(shù)量可適當(dāng)增加，總體原則是實(shí)現(xiàn)噴注孔有足夠的流量與流速破壞邊界層。
[0005]所述連接支板為流線型結(jié)構(gòu)。
[0006]所述漸縮噴管為圓臺形狀，其半徑小的一端的外徑于內(nèi)管外徑相同；另一端外徑大于內(nèi)管外徑且小于外管內(nèi)徑；漸縮噴管的厚度與內(nèi)管厚度相同；漸縮噴管的角度為
5。?20°。
[0007]本裝置的工作過程:流體從外管入口流入，分別進(jìn)入內(nèi)管和夾層，流入內(nèi)管的流體通過內(nèi)管前端的漸縮噴管，通過漸縮噴管加速，進(jìn)入內(nèi)管的流體的流速增加，其壓力相應(yīng)的減小；進(jìn)入夾層的流體通過漸縮噴管，開始段流道漸擴(kuò)，流速下降，壓力增大；內(nèi)管的內(nèi)外兩側(cè)形成壓力差，夾層內(nèi)的流體從內(nèi)管管壁的小孔噴入內(nèi)管，實(shí)現(xiàn)噴注。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:其在不對現(xiàn)有管道做特殊處理的情況下，在其內(nèi)部加裝薄壁內(nèi)管，并在內(nèi)管管壁上開小孔；內(nèi)管流體入口處設(shè)有漸縮噴管，其能夠在整個管道內(nèi)形成內(nèi)管壁面上的噴注目的，減小黏性阻力損失。對于湍流流動，本發(fā)明還有減弱管徑方向的湍流損失，起到整流的作用。在湍流流動時，當(dāng)管徑方向上的速度大于噴注速度時，液體進(jìn)入夾層，當(dāng)管徑方向上的速度不大于噴注速度時，有噴注效果，這就減小了流體在管壁上的沖擊反彈，能較快的將主流內(nèi)的徑向速度抵消，將湍流整合成層流；并且不增加運(yùn)動部件、外部支持設(shè)備，不需要額外的驅(qū)動裝置、添加劑，只需將輸送的少量流體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能?？傊景l(fā)明不需對管道做特殊處理，結(jié)構(gòu)簡單，制作、安裝方便可靠，減阻效果明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的三維示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明內(nèi)管的三維示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明沿管道中心豎直方向的剖面圖及壓力分布示意圖；
[0012]圖4是本發(fā)明的正視圖、左視圖；
[0013]圖中:1、外管，2、內(nèi)管，3、漸縮噴管，4、噴注孔，5、連接支板，6、夾層。
[0014]實(shí)施方式
[0015]為了進(jìn)一步了解該管道邊界層減阻裝置，下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如下。
[0016]其包括外管1，外管1不做特殊處理，在外1管內(nèi)部裝有薄壁內(nèi)管2，內(nèi)管2管壁均勻設(shè)噴注孔4。內(nèi)管1流體入口處(管道開始段)連接有漸縮噴管3，內(nèi)管2的外徑小于與外管1內(nèi)徑，內(nèi)管2和外管1之間形成夾層6，夾層6厚度由流體的物性及速度決定；外管1和內(nèi)管2兩端分別通過流線型連接支板5連接；連接支板5采用流線型減小進(jìn)入夾層6的流動阻力；流體流入時分別進(jìn)入內(nèi)管2及夾層6，內(nèi)管2前端為漸縮噴管3，進(jìn)入內(nèi)管2的流體的流速會有一定的增加，而壓力相應(yīng)的減?。贿M(jìn)入夾層6的流體恰好相反，開始段流道漸擴(kuò)，流速下降，壓力增大；內(nèi)管2的內(nèi)外兩側(cè)形成壓力差，夾層6內(nèi)的流體從內(nèi)管2管壁的小孔噴入內(nèi)管2，實(shí)現(xiàn)噴注的目的。
【權(quán)利要求】
1.管道邊界層減阻裝置，包括:外管和內(nèi)管，內(nèi)管套裝在外管內(nèi)部，內(nèi)管直徑為外管直徑88-92 %，外管和內(nèi)管之間形成夾層，外管和內(nèi)管兩端分別通過連接支板連接；內(nèi)管一端設(shè)有漸縮噴管；內(nèi)管管壁上均勻設(shè)有噴注孔，噴注孔采用按順序或者交錯排列的方式，噴注孔的數(shù)量在徑向可按角度分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道邊界層減阻裝置，其特征在于:所述按角度分布為每10°開一孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道邊界層減阻裝置，其特征在于:所述連接支板為流線型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道邊界層減阻裝置，其特征在于:所述漸縮噴管為圓臺形狀，其半徑小的一端的外徑于內(nèi)管外徑相同；另一端外徑大于內(nèi)管外徑且小于外管內(nèi)徑；漸縮噴管的厚度與內(nèi)管厚度相同；漸縮噴管的角度為5°?20°。
5.如權(quán)利要求1所述的管道邊界層減阻裝置，其特征在于:其工作過程:流體從外管入口流入，分別進(jìn)入內(nèi)管和夾層，流入內(nèi)管的流體通過內(nèi)管前端的漸縮噴管，通過漸縮噴管加速，進(jìn)入內(nèi)管的流體的流速增加，其壓力相應(yīng)的減?。贿M(jìn)入夾層的流體通過漸縮噴管，開始段流道漸擴(kuò)，流速下降，壓力增大；內(nèi)管的內(nèi)外兩側(cè)形成壓力差，夾層內(nèi)的流體從內(nèi)管管壁的小孔噴入內(nèi)管，實(shí)現(xiàn)噴注。
【文檔編號】F15D1/06GK104358750SQ201410535615
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】趙國昌, 單龍, 宋麗萍 申請人:沈陽航空航天大學(xué)