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说说减阻剂的减阻机理

2017-6-13 14:03| 发布者: helloshigy| 查看: 558| 评论: 0

摘要: 减阻的机理说法很多,尚无定论。如伪塑说、湍流脉动抑制说、粘弹说、有效滑移说、湍流抑制说等等。 减阻作用是一种特殊的湍流现象,减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现,它是一个纯物理作用。

      减阻的机理说法很多,尚无定论。如伪塑说、湍流脉动抑制说、粘弹说、有效滑移说、湍流抑制说等等。

      油相减阻剂从其结构看,多数是流状链或长直链少侧链的高分子聚合物,如CDR102是高分子聚-σ烯烃,分子量为106107。这种高分子聚合物纯剂为橡胶状固体,作为商品,一般是溶在烃类(煤油)的溶液中。10%的减阻剂溶液呈非常粘稠的粘弹性体,较难流动,可拔成很长的丝。高聚物减阻剂能溶于原-油或油品中,但不溶于水,遇水发生分子长链卷曲。减阻剂溶液呈强牛顿特性,低剪切率下粘度高达3000PaS120℃以下不会分解,比较稳定。

      减阻作用是一种特殊的湍流现象,减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现,它是一个纯物理作用。减阻剂分子与油品的分子不发生作用,也不影响油品的化学性质,只是与其流动特性密切相关。在湍流中,流体质点的运动速度随机变化着,形成大大小小的旋涡,大尺度旋涡从流体中吸收能量发生变形、破碎,向小尺度旋涡转化。小尺度旋涡又称耗散性旋涡,在粘滞力作用下被减弱、平息。它所携带的部分能量转化为热能而耗散。在近管壁边层内,由于管壁剪切应力和粘滞力的作用,这种转化更为严重。

      在减阻剂加入到管道以后,减阻剂呈连续相分散在流体中,靠本身特有的粘弹性,分子长链顺流向自然à-伸呈流状,其微元直接影响流体微元的运动。来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上,使其发生扭曲,旋转变形。减阻剂分子间的引力抵抗上述作用力反作用于流体微元,改变流体微元的作用方向和大小,使一部分径向力被转化为顺流向的轴向力,从而减少了无用功的消耗,宏观上得到了减少摩擦阻力损失的效果。

      在层流中,流体受粘滞力作用,没有像湍流那样的旋涡耗散,因此,加入减阻剂也是徒劳的。随着雷诺数增大进入湍流,减阻剂就显露出减阻作用。雷诺数越大减阻效果越明显。当雷诺数相当大,流体剪切应力足以破坏减阻剂分子链结构时,减阻剂降解,减阻效果反而下降,甚至完全失去减阻作用。减阻剂的添加浓度影响它在管道内形成弹性底层的厚度,浓度越大,弹性底层越厚,减阻效果越好。理论上,当弹性底层达到管轴心时,减阻达到极限,即最大减阻。减阻效果还与油品粘度、管道直径、含水、清管等因素有关。


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