聚丙烯酰胺水溶液减阻及抗剪切特性实验研究

摘要

在能源紧缺大力提倡节能减排的当代，减阻剂减阻的经济价值使减阻问题在近代流体工程中处于非常重要的地位。减阻剂的减阻特性是使添加减阻剂后的流体在传送过程中的阻力大幅度减小，降低传输中的能耗。
　　本文分析了国内外减阻剂研究的成果，根据实验数据需要满足的三个基准：Hagen-Poiseuille定律，Prandtl-Karman定律以及Virk极限减阻线，建立了闭式循环系统减阻实验台；进行了清水实验，根据实验数据对管径进行率定，验证实验台的精确性；进行了高浓度聚丙烯酰胺水溶液在较高温度下的减阻特性实验研究；进行了聚丙烯酰胺水溶液和盐溶液在长时间循环机械剪切的实验研究，并对两种不同溶液抗剪切特性进行了对比。
　　通过分析和总结实验数据，得到以下结论：相同温度时，PAM水溶液的减阻效果随着雷诺数的增大而增强，随溶液浓度的增加而增强，并且溶液浓度增加到某个值时，即使再增加溶液浓度，其减阻效果也不会有明显提高，甚至还会出现下降，本实验条件下得到的PAM水溶液的最佳浓度值的所在区间为：400PPm-600PPm；PAM水溶液遇高温链型结构断裂，其减阻效果随温度的升高而降低，即使溶液在600ppm的较高浓度时，溶液的减阻效果依然随温度的升高而降低，说明聚丙烯酰胺水溶液的减阻效果受温度影响很大，在低温时的减阻效果比较突出。但是在实验中发现在较高温度70℃时，PAM水溶液各浓度下的减阻百分比仍然要大于10％，说明在较高温度时其减阻效果依然明显，有一定的抗温性；聚丙烯酰胺水溶液和聚丙烯酰胺盐溶液随着循环剪切时间的增长，其减阻效果明显下降，但仍保持较高的最大减阻百分比，说明其具有一定的抗剪切性；在PAM水溶液中加入NaCl可以抑制水分子破环氢键，使PAM较快的达到平衡构象，提高了溶液的减阻特性和抗剪切特性。
　　高聚物减阻剂的减阻特性可以广泛应用于区域制冷、供暖系统、石油运输、煤矿开采和运输等工业领域，从而节约大量的能源。研究高聚物减阻剂对国民经济有很重要的意义。

目录

聚丙烯酰胺水溶液减阻及抗剪切特性实验研究

EXPERIMENTAL RESEARCH OF DRAG REDUCTIONAND THE RESISTANCE- SHARE CHARACTERISTICSOF POLYACRYLAMIDE AQUEOUS SOLUTION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 减阻剂的发展及应用

1.2 国内外高聚物减阻的研究成果

1.3 课题研究内容

第2章 减阻剂的减阻机理、特性及减阻方程

2.1 减阻剂的减阻机理

2.2 减阻方程及减阻参数

2.3 本章小结

第3章 高聚物减阻实验装置

3.1 实验系统简介

3.2 实验方案

3.3 减阻实验的基准及减阻效果评价

3.4 管径的率定

3.5 本章小结

第4章 聚丙稀酰胺水溶液的减阻特性实验

4.1 温度效应

4.2 浓度效应

4.3 减阻百分比

4.4 粘度对时间的依赖性

4.5 本章小结

第5章 聚丙稀酰胺水溶液和盐溶液的抗剪切特性实验

5.1 聚丙稀酰胺水溶液抗剪切特性

5.2 聚丙稀酰胺盐溶液抗剪切特性

5.3 本章小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢