تحقیق پدیده‌ی کاهندگی نیروی درگ با توجه ویژه بر روی محلول‌های پلیمری همگن 

توضیحات

عنوان: پدیده‌ی کاهندگی نیروی درگ با توجه ویژه بر روی محلول‌های پلیمری همگن 

•  مقدمه
• بهبود جریان در خطوط لوله‌ها
•  نظریه‌های پیشنهادی برای پدیده‌ی کاهندگی نیروی درگ

پدیده‌ی کاهندگی نیروی درگ با توجه ویژه بر روی محلول‌های پلیمری همگن ]*[

نویسندگان: کولیک، کوتر و کراگر

[*] Kulicke, W-M., M. Kötter, and H. Gräger, “Drag reduction phenomenon with special emphasis on homogeneous polymer solutions,” In Polymer Characterization/Polymer Solutions, pp. 1-68, Springer, Berlin, Heidelberg, 1989.

1- مقدمه

در مباحث هیدرودینامیکی، اصطلاح “کاهنده‌های نیروی درگ” یک نام آشنا برای مشخص کردن کاهش اصطکاک در جریان آشفته در لوله‌ها است. این مفهوم به دلیل بهبودی در خواص دیواره ایجاد نمی‌شود، زیرا این عامل تنها منجر به کاهش اصطکاک چند درصدی می‌شود. با این وجود، ممکن است میزان اصطکاک در جریان آشفتگی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، اگر مقدار کمی از یک افزودنی مناسب در محدوده‌ی غلظت تنها چند میلیون وزنی استفاده شود؛ کاهش اصطکاک 80 درصدی، می‌تواند رضایت‌بخش باشد. یک تغییر فوق‌العاده در زمینه‌ تغییر جریان حاصل خواهد شد، در حالی که جریان آشفته هنوز باقی مانده است.

مواد مغذی مولکولی مانند مواد سنتزی (سلین، 1982؛ برمان، 1978)، پلیمرهای زیستی (هویت، 1985) یا سورفاکتانت‌ها (شنوی) ثابت کرده‌اند که در بهبود جریان موثر هستند. با این حال، فیبرهای معلق و ذرات جامد (به عنوان مثال، متنزر، 1976، 1977؛ مک‌کومب، 1981) نیز ممکن است این اثر را تولید کنند. ذرات معلق در هوا (گرد و غبار) به دلیل پلیمرهای موجود در مایعات (روزتی) باعث کاهندگی نیروی درگ می‌شوند.

مزیت اقتصادی این پدیده عمدتا در این واقعیت است که تلفات فشار جریان آشفته در زمینه‌های کاربردی به مصرف انرژی قابل توجهی می‌افزاید. بنابراین، با اضافه کردن یک بهبود جریان به یک سیال، ممکن است تلفات واقعی فشار کاهش یابد، به‌طوری که برای صرفه‌جویی در پمپاژ با همان نرخ جریان کافی باشد. به جای آن، می‌توان نرخ جریان را افزایش داد (شکل 1) یا طول لوله را با استفاده از همان مقدار قدرت زیاد کرد.

شکل 1: نمايش شيوه‌ی رفتار متفاوت جريان مايع نیوتنی (N) در مقايسه با محلول پليمری (P). با توجه به شرایط انرژی برابر، می‌توان دید که محلول پلیمری علاوه بر جریان حجمی بالاتر، تمایل دارد تا به سمت جلو حرکت کرده و سطح بیشتری از پرتو را بر روی جت منعکس کند.

پدیده‌ی کاهندگی نیروی درگ بسیار جالب است، نه تنها به دلیل برنامه‌های کاربردی مهندسی آن، بلکه برای بررسی دیاگرام‌های اساسی سیال، که به توضیح رفتار آشفته سیالات نیوتنی کمک می‌کند. زمینه‌های تخصصی برای کاربرد این پدیده در زمینه‌ی تحقیقات نفت خام، در جریان خط لوله (برگر)، در آتش سوزی (فابولا، 1971؛ تورن)، در افزایش سرعت قایق‌ها و زیردریایی‌ها (هویت، 1972)، در ذخیره‌ی آب و سیستم‌های آبیاری (سلین، 1982)، در حمل و نقل هیدرولیکی ذرات جامد (گولدا، اینترتال؛ 1984) و سیستم های گرمایش و سرمایش (سلین، 1982)، می‌باشد. همچنین ممکن است در درمان بیماری‌های گردش خون (گریین، هویت؛ 1971) نیز کارآیی داشته باشد.

زمینه‌های کاربردی که در زیر آورده شده‌اند (جدول 1) تنها چند مثال برای نشان دادن پتانسیل استفاده از اثر کاهندگی نیروی درگ است.

توجه:

برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.

لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.