بررسی تجربی کاهندگی نیروی درگ با اضافه کردن پلیمرها در جریان دو فاز اسلاگ نفت خام و هوا
چکیده
در این مطالعه اثر حضور یک عامل کاهنده‌ی نیروی درگ (DRA) بر افت فشار در لوله‌های افقی کنونی که دارای جریان اسلاگ دوفازی هوا و نفت خام هستند، بررسی شده است. یک مجموعه‌ی آزمایشی نصب شده است که شامل: یک لوله‌ی صاف از پلی‌کربنات به طول 3/10 متر و قطر 54/2 سانتیمتر، یک لوله‌ی خمیده از آهن گالوانیزه به طول 8/8 متر و قطر خارجی 54/2 سانتیمتر و قطر داخلی 27/1 سانتیمتر، می‌باشد؛ DRA استفاده شده یک پولی‌آلفا‌اولفین (پولی‌ایزوبوتیلن) است. درصد کاهندگی نیروی درگ (%DR) با استفاده از داده‌های تجربی بدست آمده در حضور DRA محاسبه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که اضافه کردن DRA می‌تواند تا برخی از دوزهای DRA موثر باشد و پس از آن افت فشار ثابت نگه داشته می‌شود. یک %DR حدود 40 برای برخی شرایط آزمایشگاهی به‌دست می‌آید.
1- مقدمه
از اواخر دهه 1940 مشخص شده است (تامز، 1948) که افزودن غلظت‌های کوچک پلیمری با وزنی مولکولی بالا به آب یا سایر حلال‌ها می‌تواند کاهش زیادی در افت فشار اصطکاکی برای جریان‌های آشفته در یک سطح ایجاد کند که منجر به احتمال افزایش ظرفیت خط لوله و سرعت کشتی می‌شود. جریان دوفازی گاز- مایع در بسیاری از واحدهای صنعتی مانند تقطیر، خط لوله، لوله‌های دیگ بخار، کندانسور، اواپراتور و راکتورهای شیمیایی کاربرد دارد. تولید دریایی، حمل و نقل فازهای گاز و مایع را در فاصله‌های زیادی قبل از جداسازی انجام داده است. این نوع جریان دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است که باید در هر شرایطی مورد ارزیابی قرار گیرد. با این حال، یک پدیده که تقریبا همیشه نامطلوب است، گرادیان فشار محوری بالا است، که منجر به افزایش مصرف انرژی قابل توجه در واحد حجم جریان مایع می‌شود. با بررسی پژوهش‌های انجام شده، می‌توان نتیجه گرفت که با وجود این که برخی از مطالعات در مورد کاهنده‌های نیروی درگ توسط محلول‌های پلیمری در جریان تک‌فاز انجام شده است، اما تلاش‌های کمی برای مطالعه‌ی تاثیر محلول‌های پلیمری در کاهش افت فشار محوری بالا در جریان دو‌فاز انجام گرفته است. شواهد تجربی نشان می‌دهد که پلیمر سبب افزایش ضخامت لایه‌های ویسکوز و منطقه‌ی انتقال می‌شود. مکانیسم اثر این لایه‌ی مرزی هنوز به طور کامل درک نشده است، اما مطالعات تجربی انجام شده توسط فورتونا و هانراتتی (1971)، رود (1971)، کومور و سیلوستر (1972) و آستریا (1969) این موضوع را تایید می‌کنند.
Abstract
In this study the effect of the presence of a drag reducing agent (DRA) on the pressure drop in cocurrent horizontal pipes carrying slug two-phase flow of air and crude oil is investigated. An experimental set-up is erected. The test section of the experimental set-up is consisted of: a smooth pipe of polycarbonate with 10.3 m long and 2.54 cm ID, a rough pipe of galvanized iron with 8.8 m long and 2.54 cm ID and a rough pipe of galvanized iron with 8.8 m long and 1.27 cm ID. The employing DRA is a Polyalpha-olefin (Polyisobutylene). The percent drag reduction (%DR) is calculated using the obtained experimental data, in presence of the DRA. The results show that addition of DRA could be effective up to some doses of DRA after which the pressure drop is kept constant. A %DR of about 40 is obtained for some experimental conditions.
1. Introduction
It has been known since the late 1940s (Toms, 1948) that the addition of small concentrations of high molecular weight polymer to water or other solvent can produce large reductions in frictional pressure drop for turbulent flows past a surface, leading to the possibility of increased pipeline capacities and faster ships. Two-phase gas–liquid flow is frequently encountered in many industrial units such as distillation columns, pipelines, boiler tubes, condensers, evaporators, and chemical reactors. Offshore production has necessitated transportation of both gas and liquid phases over long distances before separation. This type of flow has many unique features, which must be evaluated in each situation. However, one phenomenon which is nearly always undesirable is the high axial pressure gradient, resulting substantial energy consumption per unit volume of liquid throughput. It can be seen from the literature survey that although some studies have been done on drag reduction by polymer solution in single phase flow, but a few attempts have been made to study the effect of polymer solutions in reducing the high axial pressure drop in two-phase flow. Experimental evidences show that the polymer increases the thickness of the viscous sub layer and the transition zone. The mechanism of this boundary layer effect is not yet fully understood, but supporting experimental evidences have been given by Fortuna and Hanratty (1971), Rudd (1971), Kumor and Sylvester (1972) and Astria (1969).
چکیده
1- مقدمه
2- تعریف کاهنده‌های نیروی درگ
3- عوامل کاهنده‌ی نیروی درگ
4- روش تجربی
5- نتایج و بحث
Abstract
1. Introduction
2. Definition of the drag reduction
3. Drag reducing agents
4. Experimental procedure
5. Results and discussion
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه