بررسی عامل های کاهش دهنده نیروی درگ در لوله ها
Keywords:
عامل کاهش دهنده درگDRAs, Drag Redution: کاهش درگ , کاهش دهنده درگ پلیمریDRP, PAA: پلی اکریلیک اسیدAbstract
یکی از شناختهشدهترین روشهای کاهش افت فشار در خطوط لوله، افزودن موادی به نام عوامل کاهش دهنده درگ اصطکاکی(DRA)است. روش های مختلفی برای افزایش کاهش اصطکاک در طول سال ها توسعه یافته و به دو دسته غیر افزودنی و افزودنی تقسیم می شوند. هر دو دسته دارای انواع مختلفی از روش ها با فرمولاسیون ها و کاربردهای مختلف هستند که از میان همه روش های مورد بحث، کاهش درگ با استفاده از افزودنی های پلیمری یکی از جذاب ترین و مطلوب ترین روش ها می باشد و موضوع تحقیقات برای مدتی طولانی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.کاهش درگ در لوله به توان پمپاژ کمتری نیاز دارد و در نتیجه کاهش هزینه های اقتصادی را برای صنایع ارائه می دهد. بنابراین، بیشتر بر روی استفاده از افزودنی های پلیمری به عنوان عامل کاهش اصطکاک، فرمولاسیون های کلی افزودنی ها، مسائل عمده مربوط به استفاده از پلیمرهای کاهش دهنده اصطکاک(DRP) و کاربردهای بالقوه آن متمرکز خواهیم شد. استفاده از افزودنیهایی مانند پلیمرها، نانوذرات و سورفکتانتها را برای افزایش راندمان هیدرولیک در رژیمهای جریان و پیکربندیهای لوله مختلف بررسی می کنیم. پلیآکریلونیتریل ها (PAN) مانند غلظت PAN 300 ppm تا 56 درصد، نانوفوتوکاتالیستهای مغناطیسی عملکردی ترکیب شده با لسیتین، با بهینهسازی پارامترها با استفاده از روش سطح پاسخ به ویژه در لولههای گالوانیزه و مس، تا 99.1 درصد، پلیمرهایی مانند پلیاکریلآمید در جریانهای روغن-آب تا 64 درصد در جریانهای افقی اصطکاک را کاهش دادند.افزودن پلیمر همچنین بر الگوهای جریان، گرادیانهای فشار و نسبتهای سرعت لغزش، به ویژه در مناطق جریان غالب آب، تأثیر گذاشت. روشهای مبتنی بر پلیمر که قادر به کاهش درگ اصطکاکی تا 80 درصد هستند، با کاهش مصرف انرژی، مزایای اقتصادی قابل توجهی ارائه میدهند. با این حال، چالشهایی در مدلسازی دقیق مکانیسم کاهش اصطکاک وجود دارد که نشاندهنده نیاز به تحقیقات بیشتر وجود دارد. به طور کلی مطالعات عوامل کاهنده درگ نقشی چشمگیر و تحولآفرین را در افزایش کارایی جریان لوله برجسته میکنند. این پژوهش به رویکردهای تجربی و تحلیلی مختلفی را برای درک کاهش اصطکاک در جریانهای لوله خواهیم پرداخت.
Downloads
References
1. Asidin, M.A., et al., Review on the applications and developments of drag reducing polymer in turbulent pipe flow. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2019. 27(8): p. 1921-1932.
2. Varnaseri, M. and S.M. Peyghambarzadeh, The effect of polyacrylamide drag reducing agent on friction factor and heat transfer coefficient in laminar, transition and turbulent flow regimes in circular pipes with different diameters. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2020. 154: p. 119815.
3. Al-Wahaibi, T., et al., Energy analysis of oil-water flow with drag-reducing polymer in different pipe inclinations and diameters. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2017. 149: p. 315-321.
4. Abubakar, A., et al., Influence of drag-reducing polymer on flow patterns, drag reduction and slip velocity ratio of oil–water flow in horizontal pipe. International Journal of Multiphase Flow, 2015. 73: p. 1-10.
5. Quan, Q., et al., Experimental study on the effect of high-molecular polymer as drag reducer on drag reduction rate of pipe flow. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019. 178: p. 852-856.
6. Abubakar, A., et al., Performance of a drag-reducing polymer in horizontal and downward-inclined oil–water flow. Chemical Engineering Research and Design, 2015. 104: p. 237-246.
7. Raei, B., The effect of polymeric drag reducing agent on pressure drop reduction in circular pipes: Experimental and statistical investigation. Journal of the Indian Chemical Society, 2023. 100(3): p. 100905.
8. Esfandiari, N., R. Zareinezhad, and Z. Habibi, The investigation and optimization of drag reduction in turbulent flow of Newtonian fluid passing through horizontal pipelines using functionalized magnetic nanophotocatalysts and lecithin. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2020. 28(1): p. 63-75.
9. Abubakar, A., et al., Empirical correlation for predicting pressure gradients of oil-water flow with drag-reducing polymer. Experimental Thermal and Fluid Science, 2016. 79: p. 275-282.
10. Tan, J., et al., Effects of drag-reducing polymers on the flow patterns, pressure gradients, and drag-reducing rates of horizontal oil–water flows. International Journal of Multiphase Flow, 2022. 153: p. 104136.
11. Alsarkhi, A. and M. Salah, Multiphase Flow Production Enhancement Using Drag Reducing Polymers. Polymers, 2023. 15(5): p. 1108.
