Журналов:     Статей:        

Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020; : 88-96

Особенности тестирования противотурбулентных присадок в дисковых реометрах

Голунов Н. Н.

Аннотация

В статье рассмотрены особенности и результаты тестирования противотурбулентных присадок в компактных лабораторных приборах, называемых дисковыми реометрами. Принцип действия таких приборов основан на измерении уменьшения момента сил сопротивления вращению диска в жидкости, заполняющей плоский цилиндрический сосуд, при внесении в эту жидкость противотурбулентной присадки. Относительное уменьшение момента сил вязкого трения на поверхности вращающегося диска в зависимости от концентрации внесенной противотурбулентной присадки, как правило, отождествляется с гидравлической эффективностью испытуемой присадки и используется затем в расчетах турбулентного течения жидкости промышленных трубопроводов. В статье утверждается, что в общем случае подобный перенос неправомочен, хотя и дает представление об эффективности присадок. В частности, простое отождествление относительного уменьшения момента сил сопротивления вращающегося диска с гидравлической эффективностью рассматриваемой присадки в трубопроводе неправомочно, поскольку рассматриваемые при расчетах процессы не являются физически подобными. Сделан вывод, что наблюдаемое в ходе тестирования на дисковых реометрах уменьшение момента сил сопротивления представляет собой значение, осредненное по радиусу диска, поскольку линейная скорость точек диска относительно неподвижной поверхности корпуса прибора зависит от расстояния до оси вращения и линейно возрастает от нуля до максимального значения на кромке диска, поэтому эффект действия противотурбулентной присадки различен в разных точках диска. В статье также представлена альтернативная трактовка результатов, наблюдаемых в экспериментах, и предложен метод использования результатов тестирования для расчета коэффициента гидравлического сопротивления в трубопроводах.
Список литературы

1. Белоусов Ю. П. Противотурбулентные присадки для углеводородных жидкостей. Новосибирск: Наука, 1986. 144 с.

2. Бахтизин Р.Н., Гареев М.М., Лисин Ю.В. и др. Нанотехнологии для снижения гидравлического сопротивления трубопроводов. СПб.: Недра, 2018. 352 с.

3. Spangler J.G. Studies of Viscous Drag Reduction with Polymers Including Turbulence Measurements and Roughness Effects // Viscous Drag Reduction. Boston: Springer; 1969. P. 131–157.

4. Ерошкина И.И. Повышение пропускной способности магистральных нефтепродуктопроводов на основе применения противотурбулентных присадок: дисс. … канд. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2003. 146 с.

5. Челинцев Н.С. Исследование особенностей трубопроводного транспорта дизельных топлив с противотурбулентной добавкой: дисс. … канд. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2011. 139 с.

6. Седов Л.И., Васецкая Н.Г., Иоселевич В.А. О расчетах турбулентных пограничных слоев с малыми присадками полимеров // Турбулентные течения. М.: Наука, 1974. С. 205–220.

7. Седов Л.И., Васецкая Н.Г., Иоселевич В.А. и др. О снижении гидродинамического сопротивления добавками полимеров // Механика турбулентных потоков. М.: Наука, 1980. С. 7–29.

8. Голунов Н.Н., Лурье М.В. Приближенная теория дискового реометра для тестирования малых противотурбулентных добавок // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 3. С. 248–255.

9. Лурье М.В. Теоретические основы трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. М.: ООО «Издательский дом Недра», 2017. 476 с.

10. Голунов Н.Н. Гидродинамическое обоснование использования теории Кармана для расчета гидравлического сопротивления шероховатых трубопроводов в присутствии противотурбулентных добавок // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018. № 10. С. 66–70.

Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2020; : 88-96

Features of Drag Reducing Agents Tests in Disk Rheometers

Golunov N. N.

Abstract

The article discusses the features and results of drag reducing agents tests in compact laboratory devices which are called disk rheometers. The principle of operation of such devices is based on measuring the decrease in the moment of resistance forces to rotation of the disk in a liquid filling a flat cylindrical vessel when a drag reducing agent is added to this liquid. The relative decrease in the moment of viscous friction forces on the surface of a rotating disk, depending on the concentration of the added drag reducing agent, is usually identified with the hydraulic efficiency of the drag reducing agent being tested and then used in the calculation of turbulent fluid flow in industrial pipelines. The article claims that in the general case such a transfer is unauthorized, although it gives a qualitative idea of the effectiveness of a particular agent. In particular, a simple identification of the relative decrease in the moment of resistance forces of a rotating disk with the hydraulic efficiency of the additive in question in a pipeline is inappropriate, since the processes considered in the calculations are not physically similar. It is concluded that the decrease in the moment of resistance forces observed during testing on disk rheometers is a value averaged over the radius of the disk, since the linear speed of the disk points relative to the fixed surface of the instrument case depends on the distance to the axis of rotation and increases linearly from zero to the maximum value on the edge of the disk, therefore, the effect of drag reducing agent is different at different points on the disk. The article also presents an alternative interpretation of the results observed in the experiments, and suggests a method of using the results to calculate the hydraulic resistance coefficient in pipelines.
References

1. Belousov Yu. P. Protivoturbulentnye prisadki dlya uglevodorodnykh zhidkostei. Novosibirsk: Nauka, 1986. 144 s.

2. Bakhtizin R.N., Gareev M.M., Lisin Yu.V. i dr. Nanotekhnologii dlya snizheniya gidravlicheskogo soprotivleniya truboprovodov. SPb.: Nedra, 2018. 352 s.

3. Spangler J.G. Studies of Viscous Drag Reduction with Polymers Including Turbulence Measurements and Roughness Effects // Viscous Drag Reduction. Boston: Springer; 1969. P. 131–157.

4. Eroshkina I.I. Povyshenie propusknoi sposobnosti magistral'nykh nefteproduktoprovodov na osnove primeneniya protivoturbulentnykh prisadok: diss. … kand. tekhn. nauk. M.: RGU nefti i gaza imeni I.M. Gubkina, 2003. 146 s.

5. Chelintsev N.S. Issledovanie osobennostei truboprovodnogo transporta dizel'nykh topliv s protivoturbulentnoi dobavkoi: diss. … kand. tekhn. nauk. M.: RGU nefti i gaza imeni I.M. Gubkina, 2011. 139 s.

6. Sedov L.I., Vasetskaya N.G., Ioselevich V.A. O raschetakh turbulentnykh pogranichnykh sloev s malymi prisadkami polimerov // Turbulentnye techeniya. M.: Nauka, 1974. S. 205–220.

7. Sedov L.I., Vasetskaya N.G., Ioselevich V.A. i dr. O snizhenii gidrodinamicheskogo soprotivleniya dobavkami polimerov // Mekhanika turbulentnykh potokov. M.: Nauka, 1980. S. 7–29.

8. Golunov N.N., Lur'e M.V. Priblizhennaya teoriya diskovogo reometra dlya testirovaniya malykh protivoturbulentnykh dobavok // Nauka i tekhnologii truboprovodnogo transporta nefti i nefteproduktov. 2019. T. 9. № 3. S. 248–255.

9. Lur'e M.V. Teoreticheskie osnovy truboprovodnogo transporta nefti, nefteproduktov i gaza. M.: OOO «Izdatel'skii dom Nedra», 2017. 476 s.

10. Golunov N.N. Gidrodinamicheskoe obosnovanie ispol'zovaniya teorii Karmana dlya rascheta gidravlicheskogo soprotivleniya sherokhovatykh truboprovodov v prisutstvii protivoturbulentnykh dobavok // Territoriya «NEFTEGAZ». 2018. № 10. S. 66–70.