ММТ56-22-01_Насырова (конечный)

Актуальность работы связана с возрастающим интересом к применению полимерных добавок в отрасли трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов.
Увеличение добычи нефти в последние годы приводит к тому, что возникает необходимость транспортировать большее количество добытой нефти. Возрастает загруженность сети нефте- и нефтепродуктопроводов, которая приводит к росту турбулентного сопротивления трения и, как следствие, росту энергозатрат. Однако гидравлическое сопротивление может быть в значительной степени уменьшено посредством ввода весьма малой добавки полимера – противотурбулентной присадки (ПТП).

Практическая значимость работы заключается в следующем:
1. Результаты исследований позволяют масштабировать лабораторные измерения эффективности противотурбелентных присадок и переносить их на условия промышленной эксплуатации.
Объект науки: течение жидкости при использовании противотурбулентных присадок.

Волокна химически и механически устойчивы в водной среде, нечувствительны к материалу трубы и температуре. Однако у волокон есть существенный недостаток: их применение может вызвать заторы в трубопроводе из-за их высокой концентрации.
Полимеры как агенты снижения сопротивления имеют серьезный недостаток – они постоянно деструктируют в области больших сдвиговых или растягивающих напряжений. Особенно чувствительны к деструкции высокомолекулярные полимеры, и скорость механической деструкции тем выше, чем больше молекулярная масса.
Преимуществом ПАВ перед полимерами является способность их наноструктур к самосборке после разрушения под действием сдвига.

Объект науки после детализации: течение дизельного топлива по трубопроводу круглого сечения с использованием дисперсионной противотурбулентной присадки Necadd 447.

Анализ влияющих факторов в трубах малого диаметра и промышленных трубопроводах

Рисунок 1 – Экспериментальные трубы малого диаметра
В работах Х. Карами, Н. Бермана и др. приведены результаты опытных испытаний полимерных агентов снижения гидравлического сопротивления на экспериментальных трубчатых установках малого диаметра (рис. 1).

Рисунок 2 – Изменение фактической эффективности ПТП марки FLO MXA при концентрации 10 ppm в зависимости от длины участка нефтепровода в теплое (1) и холодное (2) время года
В работах М.И. Валиева, М.В. Лурье, Ю.В. Лисина приведены данные опытно-промышленных испытаний различных противотурбулентных присадок в промышленных магистральных трубопроводах.
По результатам опытно промышленных испытаний противотурбулентной присадки на основе полиальфаолефинов на одном и том же участке нефтепровода в разное время года установлено, что её эффективность существенно зависит от температуры нефти (рис. 2).

Анализ влияющих факторов в капиллярных и ротационных реометрах

Рисунок 3 – Схематическое изображение с вращающимися коаксиальными цилиндрами в режиме двойного зазора и одного зазора
Работы Ч. Вэй и Я. Кавагучи, А. Перейра, Е. Суареса и Р. Андраде и др. посвящены экспериментальным исследованиям реологических параметров растворов полиакриламида (PAM) на ротационном реометре с вращающимися коаксиальными цилиндрами (рис. 3).

Анализ влияющих факторов методом доплеровской анемометрии

Рисунок 4 – Моделированная труба
Ден Тундер в своей работе привел данные экспериментальных исследований методом доплеровской анемометрии (LDA) водного раствора с добавкой полиакриламида (PAM) с целью изучения осевой и радиальной скорости, мгновенной скорости, напряжения сдвига в потоке (рис. 4).

Проблема исследования: моделирование течения дизельного топлива по трубопроводу круглого сечения при наличии на линейном участке задвижки с использованием дисперсионной противотурбулентной присадки Necadd 447.

Снижающими эффективность противотурбулентных присадок факторами являются местные сопротивления.
Основные виды местных потерь напора можно условно подразделить на ряд групп, соответствующих определенным видам местных сопротивлений:
– потери, связанные с изменением поперечного сечения потока (внезапное или плавное расширение и сужение);
– потери, вызванные изменением направления потока (колена, угольники, отводы, фитинги);
– потери связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (краны, вентили, задвижки, заслонки, приемные и обратные клапаны, сетки, фильтры);
– потери, связанные с разделением и слиянием потоков (тройники, крестовины).

Для изучения закономерности снижения гидравлического сопротивления при перекачке жидкости с добавкой ПТП через задвижку был использован программный пакет «ANSYS Fluent».
Рисунок 6 – Модель задвижки

Предлагаемый метод численного моделирования для исследования механизма снижения сопротивления с ПТП позволяет:
1. Прогнозировать распределение скорости в радиальном и осевом направлении трубы после местного сопротивления при снижении гидравлического сопротивления с ПТП;
2. Прогнозировать гидравлическую эффективность с учетом деструкции ПТП.

Ключевые слова
Гидравлическое сопротивление – 14677 публикаций из 40253397 (0,037%);
Деструкция – 21929 публикаций из 40253397 (0,055%);
Концентрация ПТП – 398 публикаций из 40253397 (0,00099%);
Макромолекула – 13992 публикации из 40253397 (0,035%);
Молекулярная масса – 18500 публикаций из 40253397 (0,046%);
Нефтепровод – 14299 публикаций из 40253397 (0,036%);
Нефтепродуктопровод – 5030 публикаций из 40253397 (0,013%);
Нефть – 30877 публикаций из 40253397 (0,077%);
Перепад давления – 15791 публикация из 40253397 (0,039%);
Полимерная добавка – 13148 публикаций из 40253397 (0,033%);
Пропускная способность трубопровода – 10226 публикаций из 40253397 (0,025%);

Ключевые слова
Противотурбулентные присадки – 695 публикаций из 40253397 (0,0017%);
Растворитель – 23951 публикация из 40253397 (0,06%);
Реологические свойства – 20276 публикаций из 40253397 (0,05%);
Температура перекачиваемой среды – 5621 публикация из 40253397 (0,014%);
Трубопровод – 30019 публикаций из 40253397 (0,075%);
Турбулентные пульсации – 10340 публикаций из 40253397 (0,026%);
Турбулентный поток – 13410 публикаций из 40253397 (0,033%);
Энергетические затраты – 19710 публикаций из 40253397 (0,049%);
Эффект Томса – 435 публикаций из 40253397 (0,0011%);
Эффективность ПТП – 515 публикаций из 40253397 (0,0013%).