Редукциялаушы агент - Drag reducing agent

Сүйреуді төмендететін агенттер (DRA) немесе азайту полимерлері (DRP) - бұл құбырлардағы азаятын қоспалар турбуленттілік құбырда. Әдетте мұнай құбырлар, олар турбуленттілікті азайту және арттыру арқылы құбыр өткізу қабілетін арттырады ламинарлы ағын.[1]

Сипаттама

Ісіктерді төмендететін агенттерді кең түрде жіктеуге болады [2] келесі төрт санат бойынша - Полимерлер, Қатты бөлшек тоқтата тұру, Биологиялық қоспалар және Беттік белсенді заттар. Бұл агенттер жоғары молекулалық салмақтан жасалған полимерлер немесе мицелярлық жүйелер. The полимерлер мұнай сызықтарындағы турбуленттілікті азайту арқылы ағынды азайтуға көмектеседі. Бұл мұнай мен энергияны үнемдеуге, қысымды төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл ағынды азайту құралдары көбінесе мұнай желілерінде қолданылады, бірақ қаншалықты пайдалы екенін зерттеу үшін зерттеулер жүргізіліп жатыр полимерлер жақындатуды азайтуында болуы мүмкін тамырлар және артериялар.

Бұл қалай жұмыс істейді

Тежегіш редуктордың миллионына бірнеше бөлігін ғана пайдалану құбыр ішіндегі турбуленттілікті азайтуға көмектеседі. Мұнай құбырдың ішкі қабырғасына қарай итерілгендіктен, құбыр майды кері қарай итеріп жібереді, бұл турбуленттіліктің пайда болуына әкеліп соқтырады. тарту күші. Полимерді қосқан кезде, ол маймен және қабырғамен өзара әрекеттеседі, бұл майдың қабырғаға жанасуын азайтуға көмектеседі.

Деградация ағын кезінде полимерлерде пайда болуы мүмкін. Полимерлерге қысым мен температураның әсерінен оларды бөлшектеу оңайырақ. Осыған байланысты, қысымды төмендететін агент қысым мен температура өте жоғары болатын сорғылар мен бұрылыстар сияқты нүктелерден кейін қайта айдалады. Қорғау үшін деградация жоғары температура кезінде кейде азаятын агенттердің басқа класы қолданылады, атап айтқанда, беттік белсенді заттар.[3] Сурфактант терминнің өте ыңғайлы қысқаруы болып табылады Беттік-белсенді агент. Ол органикалық молекуланы немесе беттік-активтік қасиеттері бар формулаланбаған қосылысты білдіреді. Барлық үш сынып беттік белсенді заттар, атап айтқанда, анионды, катионды және ионикалық емес беттік белсенді заттар, жылдамдықты азайтатын агенттер ретінде сәтті қолданылды.[4]

Бұл процесте идеалды кедергі азайту құралы нені жасайтынын білу маңызды. Идеал молекулалардың жоғары деңгейі бар молекулалық салмақ, ығысудың деградацияға төзімділігі, құбырдағы барлық заттарда тез ериді және жылу, жарық, химиялық заттар мен биологиялық жерлерде аз деградацияға ие.

Тежеуді азайту кезінде сүйреудің қаншалықты азаюына әсер ететін көптеген факторлар бар. Мұның басты факторы температура. Жоғары температура кезінде созылуды азайту агентінің ыдырауы оңайырақ болады. Төменгі температурада созылуды азайту агенті бірге жиналуға бейім болады. Бұл мәселені деградацияға қарағанда оңай шешуге болады, мысалы, басқа химиялық заттарды қосу арқылы алюминий азайту агентінің молекулааралық тартылуын төмендетуге көмектеседі.

Басқа факторлар - құбыр диаметрі, ішкі кедір-бұдыр және қысым. Диаграмма кішірек құбырда жоғары болады. Құбырдың ішкі беті неғұрлым дөрекі болса, соғұрлым соғұрлым жоғары немесе үйкеліс күші өлшенеді Рейнольдтың нөмірі. Қысымды жоғарылату ағынды көбейтеді және қарсылықты азайтады, бірақ құбырдың максималды қысым деңгейімен шектеледі.

Пайдалану салалары

Сүйреуді төмендететін агенттер кеме жасау саласындағы турбуленттілікті азайтуға, өртке қарсы операцияларға, мұнай ұңғымаларын сындыру процестеріне, суару жүйелерінде және орталық жылыту құрылғыларында пайдалы болды. Drag редукторлары бірнеше өрістерде жұмыс істей алады. Ең танымал шикі мұнай, тазартылған өнімдер және ауыз су. Қазіргі кезде егеуқұйрықтарда драгедукторлардың қан ағымына көмектесе алатынын анықтайтын бірнеше зерттеулер жүргізіліп жатыр.

Тарих

Турбулентті ағын кезінде қысымның төмендеуі туралы алғашқы жұмыстар отызыншы жылдары қолға алынды[5][6][7] және қағаз целлюлозасын тасымалдауға қатысты. Алайда бұл апаруды азайту құбылысы деп нақты айтылмады. Томс[8] бірінші болып турбулентті ағынды сұйықтыққа сызықтық макромолекулалардың аз мөлшерін қосудан туындаған қабырғадағы ығысу стрессінің азаюын мойындады. Алғашқы 25 жылдағы полимерлі қоспалармен тежелуді азайту туралы әдебиеттер тізімінен 270 сілтеме анықталды.[9]

Drag редукторлары нарыққа 1970 жылдардың басында Conoco Inc.[10] (қазір LiquidPower Specialty Products Inc. (LSPI) деп аталады, Berkshire Hathaway компаниясы ). Оны пайдалану құбыр жүйелерінің дәстүрлі қуаттылығын едәуір арттыруға және қолданыстағы жүйелердің қызмет ету мерзімін ұзартуға мүмкіндік берді. Ұзын құбырлардағы ағынның жоғары жылдамдығы сонымен қатар бұрын жоғары жылдамдыққа есептелмеген ескі жүйелерде асқыну мүмкіндігін арттырды.

Меншіктік (мысалы, Conoco T-83) және патенттелмеген (мысалы, поли-изобутилен) ағынды азайту қоспалары АҚШ армиясының қозғалғыштығын зерттеу және дамыту орталығы әскери мұнай құбырлары жүйесін жетілдіру үшін бағаланды.[11]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Қысқартатын агенттер қалай сүйрейді». www.liquidpower.com. LiquidPower Specialty Products Inc. Алынған 4 тамыз 2017.
  2. ^ Шеной, Арун (2020). Сүйкімді азайту сұйықтығының реологиясы. Springer International Publishing, Springer Nature, Швейцария, 184 бет. дои:10.1007/978-3-030-40045-3.
  3. ^ Shenoy, A. V. (1976). «Жоғары температурада БАЗ-мен сүйреуді азайту». Rheologica Acta. 15: 658–664. дои:10.1007 / BF01524753.
  4. ^ Shenoy, A. V. (1984). «Мицелярлық жүйелерге арнайы сілтеме жасай отырып, қарсыласуды азайтуға шолу». Коллоид және полимер туралы ғылым. 262: 319–337. дои:10.1007 / BF01410471.
  5. ^ Форрест, Г. (1931) Қағаз саудасы J, т. 22, б. 298.
  6. ^ Brautlecht, C. A. and Sethi, J. R. (1933) Инд. Eng. Хим., Т. 25, б. 283.
  7. ^ Brecht, W. and Heller, H. (1939) Das Papier p. 264.
  8. ^ Томс, B. A. (1948) Proc. 1-интерн. Реология бойынша конгресс, т. II, 135-141 б., Солтүстік Голландия, Амстердам.
  9. ^ Нэш, Дж. М .; Wylie, KF (қазан 1975). «Полимер қоспалары арқылы сүйреуді азайту жөніндегі нұсқаулық». Жылу және масса алмасуды алдын-ала қарау. 2 (1): 70–87.
  10. ^ «LSPI хронологиясы». www.liquidpower.com. LiquidPower Specialty Products Inc. Алынған 4 тамыз 2017.
  11. ^ Трайбер, К.Л .; Нэш, Дж .; Нерадка, В.Ф. (1975). «Әскери құбыржолдарының сүйреуді азайтуға арналған қоспалармен жұмыс тәжірибесі». Мұнай өнеркәсібіндегі сұйық механика, американдық инженер-механиктер қоғамы: 37–41.