Федеральное учебно-методическое объединение в системе высшего образования «Техносферная безопасность и природообустройство» (председатель)
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Одна из важных задач охраны окружающей среды и экономики России — разработка и реализация энерго- и ресурсосберегающих технологий, позволяющих наиболее эффективно использовать первичные и вторичные ресурсы. В нефтегазовой и химической промышленности широко используются процессы, в которых потенциальная энергия давления углеводородных или сбросных газов либо теряется, либо утилизируется с минимальной эффективностью. Теряемую энергию целесообразно использовать для низкотемпературной очистки сбросных и подготавливаемых газов, уменьшая тем самым загрязнение окружающей среды. Один из путей решения этой проблемы состоит в использовании вихревой технологии, основанной на вихревом эффекте Ранка–Хилша. Данный способ очистки по эффективности многократно превышает стандартные способы с применением дросселирования. В обзоре представлен анализ теоретических и технологических аспектов исследования вихревого эффекта. Рассмотрены различные конструкции вихревых труб, а также одно из важных условий их эксплуатации и реализации в промышленности — регулирование входящего потока. Показано, что реализация рекуперативной схемы с вихревыми трубами позволит улучшить экологические и экономические показатели основной технологии. Дан критический обзор существующих теорий эффекта Ранка–Хилша. Рассмотрены перспективы развития ударно-волнового механизма вихревого эффекта, позволяющего объяснить избыточную холодопроизводительность трехпоточных вихревых труб, используемых для подготовки попутного нефтяного газа к транспортировке.
вихревой эффект, экология, очистка газа, двухпоточная вихревая труба, трехпоточная вихревая труба, вихревая установка, холодопроизводительность, энтальпийный баланс, природный газ, попутный нефтяной газ, сбросной газ, воздух, конденсат, температура, давление, расход.
1. -32. См. в №6 за 2015 г., с. 76-77.
2. Жидков М.А. Сверхзвуковая сепарация углеводородных газов в вихревых трубах Ранка-Хилша / М.А. Жидков, А.П. Гусев, А.П. Рябов, В.П. Овчинников, Д.А. Жидков // OIL&GAS JOURNAL. - 2007. - № 3-4. - С. 101-106.
3. Бродянский В.М., Мартынов А.В. Вихревая труба // Авторское свидетельство СССР. - 1967. - № 202880.
4. Жидков М.А. Опыт пуска промышленной установки очистки природного газа от высших углеводородов с применением вихревого эффекта / М.А. Жидков, И.Л. Лейтес, Г.А. Комарова, В.А. Половинкин, В.В. Долгов, В.М. Меренков, Я.Ф. Зенко // Азотная промышленность. - № 6. - 1981. - С. 16-19.
5. Чернов А.Н. Исследование работы трёхпоточной вихревой трубы на нефтяном газе / А.Н. Чернов, Е.М. Брещенко Г.Н.Бобровников, А.А.Поляков // Труды ВНИИОЭНГ «Переработка нефтяных газов». - М. - ВНИИОЭНГ. - вып. 7. - 1981. С. 115-123.
6. Исхаков Р.М. Применение ТВТ для конденсации тяжелых углеводородов из попутного нефтяного газа / Р.М. Исхаков, В.В. Николаев, М.А. Жидков, Г.А. Комарова // Газовая промышленность. - № 7. - 1998 - С. 42-43.
7. Гусев А.П. Система подготовки попутного газа нефтедобычи к транспорту с применением регулируемой трехпоточной вихревой трубы / А.П. Гусев, Р.М. Исхаков, М.А. Жидков, Г.А. Комарова // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - № 7. - 2000. - С. 16-18.
8. Жидков М.А. Взаимосвязь сепарационных и термодинамических характеристик трехпоточных вихревых труб // М.А. Жидков, Г.А. Комарова, А.П. Гусев, Р.М. Исхаков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - № 5. - 2001. - С. 8-11.
9. Целищев А.В. Методика расчета и моделирования процесса фазоразделения газожидкостного потока в противоточной вихревой трубе // Автореферат дис… к.т.н. - Уфа, 2012. - 16 с.
10. Жидков М.А. Работа трехпоточной вихревой трубы в качестве низкотемпературного газодинамического сепаратора / М.А. Жидков, А.П. Гусев, А.П. Рябов, Н.В. Кошовец, С.П. Вшивцев, Б.Г. Коляко, Е.П. Соболь, Г.С. Староконев // Нефтегазовые технологии. - № 11. - 2006. - С. 3-7.
11. Зеленцов А. На Капитоновском попутный газ сжигать не будут / А. Зеленцов, П. Солдатов, М. Жидков, А. Рябов, В. Исламкин, Г. Пахомова // OIL&GAS JOURNAL RUSSIA. - 2007. - № 9. - С. 28-31.
12. Жидков М. Трехпоточная вихревая труба успешно эксплуатируется на Капитоновском месторождении / М. Жидков, А. Гусев, В. Бетлинский, П. Солдатов, В. Овчинников, А. Рябов. // OIL&GAS JOURNAL RUSSIA. - 2008. - № 1-2. - С. 42-46.
13. Гусев А. Подготовка нефтяного газа к транспорту с использованием трехпоточных вихревых труб / А. Гусев, А. Рябов, М. Жидков. В. Исламкин, Г. Пахомова // OIL&GAS JOURNAL. - 2007. - №1-2. - С. 90-95.
14. Жидков М.А. Особенности работы ТВТ Добринского месторождения (опыт пусконаладки) / М.А. Жидков, Д.А. Жидков, Е.Н. Лаптев, А.Г. Сыпин, М.О. Намазов // Нефть. Газ. Новации. - 2010. - № 9. - С. 6-11.
15. Жидков М.А., Температурная эффективность высокорасходных ТВТ на установке подготовки нефтяного газа Комсомольского месторождения (опыт пусконаладки) / М.А. Жидков, К.Г. Бунятов, Р.Н. Иванов, А.Х. Габдулхаков, В.С. Спиридонов, О.В. Кирикова, Жидков Д.А. // Нефть. Газ. Новации. 2012, № 5, с. 46-52.
16. Боковикова Т.Н. Разработка и исследование вихревого аппарата для подготовки попутного нефтяного газа к транспорту / Т.Н. Боковикова, С.Ю. Савицкий // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2011. - № 8. - С. 27-29.
17. Савицкий С.Ю. Закономерности процесса ароматизации низших алканов на модифицированном Sc-Ga цеолитном катализаторе // Автореферат диссертации на… к. х. н. - Краснодар. - 2012. - 23 с.
18. Биндас В.Г., Юрьев Э.В. Трёхпоточная вихревая труба // Патент РФ № 2423168. - 2010.
19. Erdelyi J. Wirkung des Zentrifugalkraffeldes auf des Warmerustand dtr Gase, Erklarung der Ranque-Enscheinung-Forchund // Ingenierwesens. - 1962. - Bd. 28. - N 6. - S. 181-186.
20. Алексеев Т.С. О природе эффекта Ранка //Инж. -физ. журн. - 1964. - т. 7. - № 4. - С. 1121-1130.
21. Webster D.S. An analisis of the Hilsch Vortex Tube // Refr. Engng. // - 1950. - N 2. - Р. 16-21.
22. Славин В.И. Радиальная передача энергии полем давления - основная причина теплового разделения потока газа в вихревой трубе // Куйбышев, КуАИ. - 1988. - С. 31-34.
23. Калашник М.В., Вишератин К.Н. Циклострофическое приспособление в закрученных газовых потоках и вихревой эффект Ранка // ЖЭТФ. - 2008. - т. 133. - Вып. 4. - С. 935-947.
24. Вишератин К.Н. Трубка Ранка - теоретическое и экспериментальное исследование путей повышения эффективности / К.Н. Вишератин, В.И. Васильев, М.В. Калашник, Н.И. Сизов // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. - Вып. 14. - Калуга: АНО КНЦ. - 2008. - С. 498-506.
25. Вулис Л.А. Элементарная теория эффекта Ранка / Л.А. Вулис, А.А. Кострица // Теплоэнергетика. - 1962. - № 10. - С. 72-77.
26. Дубинский М.Г. Течение вращающихся потоков газа в кольцевых каналах // Известия АН СССР, ОТН. - 1955. - № 11.
27. Fulton C.D. Ranque’s Tube // Refrigerating Engineering. - Mau. - 1950.
28. Барсуков С.И. Вихревой эффект Ранка / С.И. Барсуков, В.И. Кузнецов // - Иркутск. - Издательство Иркутского университета. - 1983. - 121 с.
29. Кузнецов В.И. Теория и расчет эффекта Ранка // - Омск. - Издательство ОмГТУ. - 1995. - 217 с.
30. Scheper G.W. The Vortex Tube-intermal flow data and a heat transfer theory // Refrigerating Engineering. - 1951. - vol. 59. - Oct. - Р. 985-988.
31. Гуляев А.И. Исследование вихревого эффекта // Журн. Техн. физики. - 1965. - Т. 35, № 10. - С. 1869-1881.
32. Schults-Grunow F. Die Wirkungwaise des Ranquewirbelrohres // Kaltetechnik. - 1950. - Bd. 2. - S. 273-284.
33. Хинце И.О. Турбулентность. - М.: Изд-во физ.-мат. лит. 1963.
34. Гольдштик М.А. К теории эффекта Ранка (закрученный поток газа в вихревой камере) // Изв. АН СССР. Серия МЖГ. - 1969. - № 4. - С. 153-162.
35. Гуцол А.Ф. Эффект Ранка // Успехи физических наук. - 1997. - Т.167. - № 6. - С. 665-687.
36. Fronhlingsdorf W., Unger H. Numerical investigation of the compressible flow and the energy separation in the Ranque-Hilsch vortex tube. Int J Heat Mass Transfer, № 42, 1999. P. 415-422.
37. Aljuwayhel N.F., Nellis G.F., Klein S.A. Parametric and internal study of the vortex tube using a CFD model. Int J. Refrig, № 28, 2005. P. 442-450.
38. Mohammad Ameri, Behrooz Behnia. The study of key design parameters effects on the vortex tube performance. Journal of Thermal Scienct, Vol. 18, № 4, 2009. P. 370-376.
39. Соловьев А.А. Численное и физическое моделирование процессов энерго- и фазоразделения в вихревых трубах // Диссертация на к.т.н., Уфа, 2008, 152 с.
40. Фузеева А.А. Численное моделирование температурной стратификации в вихревых трубах // Математическое моделирование, т.18, № 9, 2009, с. 113-120.
41. Сафонов В.А. О распределении молекул при криволинейном движении газа // Вихревой эффект и его промышленное применение: Материалы III Всесоюз. науч.-техн. конф. - Куйбышев, 1981. - С. 33-36.
42. Сафонов В.А. Образование диссипативных структур при вихревом эффекте // Математические методы теории теплопереноса, Минск, ИТМО АН БССР, 1984, с. 128-136.
43. Некофар К.Х. Моделирование процесса температурного разделения газа (эффект Ранка) на основе расширенной версии термодинамики // Диссертация на… к.т.н., Москва,. 2005, 108 с.
44. Дыскин Л.М. Обоснование, разработка и повышение систем осушки и кондиционирования воздуха с использованием вихревых труб // Диссертация на… д.т.н., Ленинград, 1990, 442 с.
45. Бурдыга Ю.Ю. Термомеханический метод в исследовании процессов в вихревой трубе // Диссертация на… к.т.н., Москва, 2001, 169 с.
46. Beliavsky Y. Experimental investigation of a temperature separation effect inside a short vortex chamber // Proceedings of the 9-th International Conference on Heat Transfer. Fluid Mechanics and Thermodynamics. Malta. July 2012. Р. 1482-1487.
47. Белявский Я.Д. Влияние звука на теплоперенос в газах // Электронный журнал «Техническая акустика». 2014. №6. С. 1-14.
48. Kotelnikov V.I. High-Efficiency Vortex Pipes. TIEES-96, Trabzon, Turkey, ISBN 975-95505-8-X.
49. Kotelnikov V.I. The Vortex Effect in Transfer of Energy. Sustainable Energy and Environmental Technology, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, ISBN 981-02-2829-5, Singapore, 1996.
50. Жидков Д.А. Ударно-волновые (пульсационные) проявления процесса стратификации газовой среды в вихревых трубах Ранка-Хилша / Д.А. Жидков, М.В. Иванов, В.А. Девисилов, М.А. Жидков // Химическая технология, 2015, № 8, с. 501-510.
