Сразу для иллюстрации анекдотичный случай. В одном садоводческом товариществе в водопроводе практически исчезла вода, которая и так текла с горем пополам. Начали разбираться. Окажется, слесари меняли участок трубопровода Dy 200 (то есть с внутренним диаметром 200 миллиметров). "Ну, у нас не было двухсотой трубы, мы взяли две по сто миллиметров" - сказали слесаря.
Рассказал на работе этот случай молодым конструкторам. Они посмеялись, дескать, необразованные слесаря не знали, что площадь проходного сечения двух труб по 100 мм вдвое меньше, чем одной трубы по 200 мм, мы то квалифицированные инженеры, знаем, что для сохранения площади прохода для воды нужно взять 4 трубы, ха-ха!!
На самом деле эти конструктора не намного превосходят по интеллекту слесарей, их можно назвать полузнайками.
Есть в гидравлике закон Дарси - Вейсбаха. Согласно ему при той же скорости потока в трубе падение давления потока по длине трубы пропорционально отношению длины трубы к диаметру. То есть если у нас четыре трубы по 100 мм, отношение дины к диаметру удвоится, и нужен насос с напором вдвое большим.
В итоге, чтобы протолкнуть такой же расход при том же давлении, нужно вместо одной трубы 200 мм целых ШЕСТЬ по 100 мм! Так вот, 99% современных конструкторов совершенно не задумываются о процессах внутри трубы, которую они нарисовали. За исключением двух позиций: 1. Давления среды, для выбора толщины трубы по прочностным соображениям. 2. Химическая агрессивность среды, например, сероводород в попутном газе, для выбора коррозионостойкого материала. Какая там скорость потока, потери, они не задумываются.
ЛЮБОПЫТНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО СЕВЕРНОМУ ПОТОКУ
Интересные технические данные по взорванному "северному потоку". На магистральных газопроводах типичное давление газа примерно 70 бар ( 70 атмосфер). По мере движения газа по трубе из за гидравлических потерь его давление постепенно падает. Для компенсации этого падения давления через каждые 100 -200 км пути на газопроводах ставятся подкачивающие компрессорные станции. Но здесь трубопровод идет по дну более 1000 километров без возможности подкачки!! Что делать??
Во первых сильно подняли давление на входе трубы 220 атмосфер вместо 70. При том же массовом расходе газа из за увеличения его плотности снижается скорость газа и гидравлические потери. В связи с увеличившимся давлением увеличили толщину трубы. Что интересно, по мере падения давления по трубе она становится тоньше, для экономии металла. В начале -41 мм, в конце - 27 мм.
Кроме того, на поверхность труб нанесен еще слой бетона толщиной примерно 10 сантиметров. Во первых это дополнительная защита от механических повреждений. А, во-вторых, чтобы труба. заполненная газом, элементарно УТОНУЛА!
А теперь насчет его взрыва. Толщина трубы 30-40 мм, сталь хоть низколегированная, но углеродистая и закаленная. Это конечно меньше брони танка, хотя в верхней или задней проекции примерно столько же. Плюс 10 сантиметров бетона. Если это и не танк, то хорошая БМП (боевая машина пехоты). Поэтому взорвать северный поток все равно что взорвать бронемашину, на большой глубине при плохой видимости. Думаю, что если взорвать в метре-двух от трубы, труба выдержит. Нужно положить взрывчатку прямо на трубу. Дилетанты-любители этого не сделают.
Железякоцентрическое мышление
Это 99% конструкторов минимум. Они видят в конструкции фланцы, шпильки, гайки, фитинги, шпонки, штифты, муфты, шестеренки, шлицевые соединения, насосно компрессорные и обсадные трубы, пакеры, зубчатые колеса, подшипники и т.д. Что течет внутри труб и в полостях агрегатов практически не задумываются. Обычно хотя бы на сотню конструкторов и технологов нужен хотя бы один человек, который разбирался в том, что происходит внутри трубопроводов, например, в нефтегазовом оборудовании или в жидкостном ракетном двигателе.
Процессоцентрическое мышление. Профессия, которая не существует
Я профессиональный расчетчик, в смысле, не бухгалтер, а специалист по техническим расчетам. Если вы возьмете перечень профессий, там профессию расчетчика не найдете. (число профессий в России 3158). Обычно расчетчики числятся конструкторами.
Я хуже разбираюсь в конструкции и технологии, чем конструкторы и технологи. но в тонкостях представляю, что происходит внутри труб, которые рисуют конструктора. Я определяю по расчетным параметрам, какой режим течения, ламинарный или турбулентный, как меняется газосодержание по длине и высоте трубопровода нефтегазовой смеси, как стекает пленка конденсата на поверхности теплообмена и так далее.
Вот например, рассчитывал насосно - эжекторную систему подъема нефтегазовой смеси. Часто если давления в скважине недостаточно, ставят глубинные электронасосы. Так как насосы малого диаметра, напор ступени небольшой, поэтому число ступеней может достигать нескольких десятков. Но если на входе много газа, центробежный насос может как бы захлебываться, газовые пробки могут перекрывать сечение. От этого есть два "лекарства". Если газа немного, скажем, порядка 30-50% по объему, смесь можно диспергировать на входе, чтоб была однородная смесь с мелкими пузырьками, она будет подобна жидкости, более легкой и сжимаемой. Далее по мере сжатия пузырьки уменьшаются и растворяются в нефти, и следующие ступени качают смесь без затруднений.
Если содержание жидкости по объему, больше, например, 60-70%, вариант с диспергатором уже не проходит. Тогда поступают так: нефтегазовую смесь перед насосам сепарируют. Жидкая часть поступает в насос, сжимается и подается в активное сопло эжектора. За счет уменьшения проходного диаметра возникает высокоскоростная струя жидкости, которая подсасывает отсепарированный ранее газ. Диметр скважины был, кажется, 114 мм. А диаметр узкой части сопла по расчету был всего 6 мм. И вот один сотрудник подал на меня докладную записку, дескать, через такую дырку расход не пройдет.
Расчетная скорость потока в узком сечении была 180 м/с (650 километров в час!!) Напор этого потока (расстояние, которое пролетит струя вверх при отсутствии сопротивления газа -примерно 1600 метров. При КПД эжектора 20% дополнительный напор, которого не хватает, чтоб поднять нефть примерно с двухкилометровой глубины, составит примерно 300 метров. Поскольку заказчик претензий не выставлял, система у него, очевидно, работает нормально. Если бы сопло было не 6 миллиметров, а скажем, 20 мм, дополнительный напор был бы недостаточен, чтобы вытащить нефтегазовую смесь наверх.
Нефтегазовое оборудование может быть не менее сложным, чем космические аппараты
Хотите доказательства?? Почти 50 лет назад были запущены два космических американских аппарата - "Вояджер1" и Вояджер2. Они давным давно вышли за орбиту Плутона и пролетели свыше 24 миллиардов километров.
А самая глубокая скважина, которую бурили свыше 20 лет - Кольская сверхглубокая - достигла глубины всего лишь 12 км 300 метров. Пробурена еще в советское время, ничего за эти годы не продвинулось. Так что проникнуть вглубь Земли, скажем, на 20 километров сложнее, чем запустить железяку, которая будет лететь по инерции еще миллиарды лет, главное преодолеть земное притяжение.
У меня есть еще примеры на тему статьи, но боюсь, что текст получается несколько тяжеловесным, если у читателей возникнет интерес, можно добавить еще инженерных историй и анекдотов из жизни. Фраза Задорнова "Ну, тупые относится и к многим нашим представителям инженерных профессий, особенно обучавшимся по пиндосовским методикам