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說說減阻劑的減阻機理

2017-6-13 14:03| 發布者: helloshigy| 查看: 5592| 評論: 0

摘要: 減阻的機理說法很多,尚無定論。如偽塑說、湍流脈動抑制說、粘彈說、有效滑移說、湍流抑制說等等。 減阻作用是一種特殊的湍流現象,減阻效應是減阻影響湍流場的宏觀表現,它是一個純物理作用。

      減阻的機理說法很多,尚無定論。如偽塑說、湍流脈動抑制說、粘彈說、有效滑移說、湍流抑制說等等。

      油相減阻劑從其結構看,多數是流狀鏈或長直鏈少側鏈的高分子聚合物,如CDR102是高分子聚-σ烯烴,分子量為106107。這種高分子聚合物純劑為橡膠狀固體,作為商品,一般是溶在烴類(煤油)的溶液中。10%的減阻劑溶液呈非常粘稠的粘彈性體,較難流動,可拔成很長的絲。高聚物減阻劑能溶于原-油或油品中,但不溶于水,遇水發生分子長鏈卷曲。減阻劑溶液呈強牛頓特性,低剪切率下粘度高達3000PaS120℃以下不會分解,比較穩定。

      減阻作用是一種特殊的湍流現象,減阻效應是減阻影響湍流場的宏觀表現,它是一個純物理作用。減阻劑分子與油品的分子不發生作用,也不影響油品的化學性質,只是與其流動特性密切相關。在湍流中,流體質點的運動速度隨機變化著,形成大大小小的旋渦,大尺度旋渦從流體中吸收能量發生變形、破碎,向小尺度旋渦轉化。小尺度旋渦又稱耗散性旋渦,在粘滯力作用下被減弱、平息。它所攜帶的部分能量轉化為熱能而耗散。在近管壁邊層內,由于管壁剪切應力和粘滯力的作用,這種轉化更為嚴重。

      在減阻劑加入到管道以后,減阻劑呈連續相分散在流體中,靠本身特有的粘彈性,分子長鏈順流向自然à-伸呈流狀,其微元直接影響流體微元的運動。來自流體微元的徑向作用力作用在減阻劑微元上,使其發生扭曲,旋轉變形。減阻劑分子間的引力抵抗上述作用力反作用于流體微元,改變流體微元的作用方向和大小,使一部分徑向力被轉化為順流向的軸向力,從而減少了無用功的消耗,宏觀上得到了減少摩擦阻力損失的效果。

      在層流中,流體受粘滯力作用,沒有像湍流那樣的旋渦耗散,因此,加入減阻劑也是徒勞的。隨著雷諾數增大進入湍流,減阻劑就顯露出減阻作用。雷諾數越大減阻效果越明顯。當雷諾數相當大,流體剪切應力足以破壞減阻劑分子鏈結構時,減阻劑降解,減阻效果反而下降,甚至完全失去減阻作用。減阻劑的添加濃度影響它在管道內形成彈性底層的厚度,濃度越大,彈性底層越厚,減阻效果越好。理論上,當彈性底層達到管軸心時,減阻達到極限,即最大減阻。減阻效果還與油品粘度、管道直徑、含水、清管等因素有關。


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