Лабораторное оборудование для анализа агентов снижения гидродинамического сопротивления


Аннотация:

До настоящего времени не вполне понятно, каким образом мизерные концентрации высокомолекулярных полимеров способны существенно, на десятки процентов, снижать гидродинамическое сопротивление в турбулентном режиме течения.
Тем не менее найденные эмпирические закономерности позволяют широко применять это явление, называемое эффектом Томса, в сфере трубопроводного транспорта углеводородных жидкостей для увеличения производительности, снижения энергопотребления, а также рабочего давления, что повышает безопасность эксплуатации трубопроводов. Дан краткий обзор оборудования для гидродинамических испытаний противотурбулентных присадок. Лабораторные установки, позволяющие измерять снижение сопротивления, нужны для контроля качества присадок, главный критерий — молекулярный вес молекул полимера. Его можно оценить на лабораторном турбулентном реометре несложной конструкции, используя модельную жидкость, например легкую фракцию нефти. Предложен удобный количественный критерий оценки противотурбулентной присадки — концентрация, при которой наблюдается половина от максимально возможного снижения сопротивления.
Все большее значение приобретает фактор растворимости полимера в жидкости, который наряду с молекулярным весом — необходимое условие эффекта Томса. Полимер, растворимый в дизельном топливе, может плохо растворяться в тяжелой нефти. Соответственно эффективность присадки будет существенно различаться. Чтобы отслеживать оба фактора (растворимость и молекулярный вес полимера), необходимо тестирование на лабораторном гидродинамическом стенде, где можно имитировать условия реального трубопровода — те же жидкость, температура, турбулентный режим течения. Тестирование на стенде не даст количественного прогноза поведения присадки в реальных условиях, однако качественную оценку сделать можно. Из нескольких присадок можно выбрать наиболее эффективную в данных условиях трубопровода. Гидродинамическое тестирование может служить обратной связью при разработке технологии синтеза полимерного компонента присадки.

Г.В. Несын, вед. науч. сотрудник, NesynGV@niitnn.transneft.ru Ф.С. Зверев, зав. лабораторией М.И. Валиев, зам. директора центра ООО «НИИ Транснефть», Москва, Россия


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:

1. Toms B.A. Some observations on the flow of linear polymer solutions through straight tubes at large Reynolds numbers// Proceedings of the 1st International Congress on Rheology. — North Holland, 1949. — Vol. 2. — P. 135–141.
2. DRA Mitigates Surges in Liquids Pipelines. URL: http://www.ogj.com/articles/print/volume-114/issue-4/transportation/dra-mitigates-surges-in-liquids-pipelines.html (дата обращения: 20.08.2017).
3. Gaslievic K., Aguilar G., Matthys E.F. On two distinct types of drag-reducing fluids, diameter scaling, and turbulent profiles// Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. — 2001. — № 96. — P. 405–425.
4. Brostov W. Drag reduction in flow: Review of applications, mechanism and prediction// Journal of Industrial and Engineering Chemistry. — 2008. — Vol. 14. — Iss. 4. — P. 409–416.
5. Zakin J.L., Zhang Y., Ge W. Drag reduction by surfactant giant micelles// Giant Micelles: Properties and Applications. — Florida: CRC Press, Boca Raton, 2007. — P. 140–489.
6. Graham M.D. Drag reduction in turbulent flow of polymer solutions// Rheology Reviews. URL: http://www.bsr.org.uk/rheology-reviews/RheologyReviews/turbulent-drag-reduction-Graham.pdf (дата обращения: 20.08.2017).
7. Шульман З.П., Хусид Б.М. Нестационарные процессы конвективного переноса в наследственных средах. — Минск: Наука и техника, 1983. — 256 с.
8. Physico-chemical concept of drag reduction nature in dilute polymer solutions (the Toms effect)/ V.N. Manzhai, Yu.R. Nasibullina, A.S. Kuchevskaya, A.G. Filimoshkin// Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. — 2014. — Vol. 80. — P. 38–42.
9. Choi H.J., Jhon M.S. Polymer-induced turbulent drag reduction// Industrial & Engineering Chemistry Research. — 1996. — № 35. — P. 2993–2998.
10. Несын Г.В. Получение высокомолекулярных добавок, увеличивающих пропускную способность нефтепроводов: дис. … д-ра хим. наук. — Казань: Казанский государственный технологический университет, 2007.
11. Турбулентный реометр и способ определения эффективности противотурбулентных присадок (ПТП), реализуемый посредством турбулентного реометра: пат. 2577797 Рос. Федерации/ Г.В. Несын, А.М. Ширяев, М.Р. Лукманов и др.; заявл. 06.11.2014; опубл. 20.03.2016; Бюл. № 8.
12. Промышленная технология противотурбулентных присадок/ Ю.В. Лисин, Г.В. Несын, А.М. Ширяев, М.Р. Лукманов// Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. — 2013. — № 1 (9). — С. 48–57.
13. Коновалов К.Б. Процессы синтеза и измельчения сверхвысокомолекулярных полимеров высших альфа-олефинов и аппараты для их реализации: … дис. канд. техн. наук. — Томск, 2013.
14. Гидродинамический стенд для испытания противотурбулентных присадок для нефти и нефтепродуктов: пат. 151950 Рос. Федерации. URL: http://poleznayamodel.ru/model/15/151950.html (дата обращения: 20.08.2017).

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее