الحساب النظري للشحنات الكهربائية المستقرة على جدران أنابيب شبكات نقل الغاز وتأثيرها على صلاحيتها العملية

الملخص

يقدم البحث نموذج رياضي افتراضي لحساب قوى الاحتكاك السلبية في أنابيب نقل الغازات أو السوائل المختلفة.هذا الاحتكاك بين السائل وجدران الأنبوب يولد شحنات كهربائية تستقر على جدران الانابيب تتحكم بالعمر الزمني لشبكات الأنابيب. لهذا الغرض تم إعداد برنامج حاسوبي خاص لإيجاد حلول معادلات النموذج الرياضي الافتراضي من خلال برنامج بلغةMATLAB، كما ويحدد كل من مقدار الطاقة المتولدة عن جريان الغاز ويحديد عدد الالكترونات المنبعثة من جدران الانابيب نتيجة للاحتكاك، ومن ثم يقوم برنامج أخر بتحديد العمر الزمني للأنابيب. تمت هذه الدراسة كمثال على نوع من أنابيب الحديد ذو طاقة شد سطحي مساويةg=2.2 J/m²وطاقة انبعاث الكترونية تقع في حدود Φ=3.91-4.77 eV ولأقطار مختلفة من الأنابيب وذلك لنظامي الجريان،الصفائحي و المضطرب ( -(Re=0. لقد أعطى البرنامج نتائج ايجابية مشجعة أثبتت صحة الافتراض النظري بالمقارنة مع بعض النتائج العملية المتوفرة، وقد تم تمثيل هذه النتائج بمنحنيات واضحة القيمة تبين العلاقات بين قطر الأنبوب ومعدل الجريان وعدد رينولدز، بالإضافة إلى عدد الالكترونات المحررة وعمر وسماكة الطبقة المتآكلة، وكذلك العلاقة بين سرعة جريان الغاز وعمر الأنبوب, هذه النتائج تم الحصول عليها عند أقطار أنابيب d=0.01 – 2m, بسماكة 0.01m. This paper introduces a mathematical model concerned the estimation of the friction forces on the walls of the gas net pipes, which causesaccumulation of the static electric charge on the pipes wall. The solutionenable to control the life time of the pipes for any gas or fluid nets. Such pipes were assumed to be made of material of well known surface tension g=2.2 J/m², and of work function within the range Φ=3.91- 4.77 eV. Then a computer program was constructed for the present hypothetic model within the MATLAB ones, to calculate the energy losses due to the friction between the gas or liquid and the pipe wall, then to calculate the rate of emittingelectrons from the that wall, further to estimate the pipe working hours and its validity for implementation. The program gave faster and more accurate results, and more that the present solution shows positive results to proof the present phenomena in comparison with a number of practical data. Those valuable results obtained for various flow Reynolds's numbers 'Re=0 – 10^5, and for pipe sizes d=0.01 to 2 m of thickness 0.01 m.