CC BY
23
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 259 »1975
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК НА ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОТОКА
И П ЧАЩИН; Н. Т. ШАЛАВИН, Ю Н, СУХУШИН
(Представлена научным семинаром кафедры процессов, аппаратов и кибернетики химических производств)
Из литературных данных известно, 'что при введении 1в поток высокополимерных веществ с концентрациями 10~2—10~60/о происходит снижение гидравлического сопротивления [1—4].
■С целью 'более глубокого изучения и выяснения (механизма влияния полимерных добавок нами проведены (исследования на теплообменнике типа «труба в трубе», работающего в -режиме холодильника. По кольцевому сечению теплообменника пропускалась дистиллированная вода с добавкой полимера, 'которая циркулировала в замкнутом контуре. С целью снижения влияния условий входа и выхода на гидродинамику потока вся длина теплообменника была условно разбита на участки.
Перепад давления на стабилизированном участке (¿/^>60) для большей точности измерялся II-образным двухжидкостным манометром с точностью ±0,5 н/м2. Рабочими жидкостями в манометре были йодистый изобутил (р=1613 кг/м3) и дистиллированная вода (р = 1000 кг/м3). Расход теплоносителя измерялся объемным методом с точностью ±0,01 литра.
Замеры температур стенки и ¡потока на этом участке производились термопарами ХК, подключенными к ми л л ивол ьтм икро амперм етр у с точностью ±0,2° С. Опыты проводились ¡при значениях чисел Рейноль-дса (1—4)-104 и отличались друг от друга расходом теплоносителя и количеством полимерной добавки. В качестве полимерной добавки в опытах использовался полиэтиленоксВД. При 'вводе 1в поток добавки полиэтиленоксида наблюдается снижение коэффициента гидравлического сопротивления (Ятр). Эффект снижения зависит от скорости движения потока и концентрации добавки полимера.
Результаты опытов показывают, что снижение коэффициента гидравлического сопротивления трения при наличии полимерной добавки увеличивается с увеличением скорости движения теплоносителя. Так, при значении числа Рейнольде а равного 3 • 104, коэффициент гидравлического сопротивления уменьшается примерно в 2 раза по сравнению с теплоносителем без добавки. Также установлено, что с повышением концентрации (3-10~5^-3-10~2) полимера эффект снижения гидравлического сопротивления увеличивается. Полученные нами данные удовлетворительно согласуются с литературными [1—4].
Нами также было исследовано влияние добавки полиэтил еноксида на величину коэффициента гидравлического сопротивления в зависимости от молекулярного веса полимера при постоянной концентрации его в потоке 3-10~3%. Исследования приводились с применением поли-
этиленоксида с молекулярными весами (3,647; 6,0; 6,093; 9,333)-10е Л.
Из результатов исследований, ¡представленных ¡на рис. 1, видно, что с увеличением молекулярного (веса полимера происходит снижение гидравлического сопротивления тем больше, чем больше (молекулярный ©ее его. Эффект снижения (коэффициента гидравлического сопротивления можно объяснить тем, что с увеличением молекулярного веса полимера (учитывая его линейную структуру) длина цепи его увеличивается. Это в свою очередь 'ведет к тому, -что 'н>а молекуле полимера ¡будут гаситься ^рунные турбулентные вихри, что также подтверждает гипотезу Барен-блата [4] о механизме'влияиия добавок полимера.
- .Л
3
2 1
Рис. 1. Зависимость снижения коэффициента гидравлического сопротивления от молекулярного веса полимера: 1—теплоноситель без добавки; 2 — теплоноситель с добавкой полимера мол. вес.=3,647* 106; 3 — теплоноситель с добавкой полимера мол. вес.=5,0-106; 4 — теплоноситель с добавкой полимера мол. вес.—6,093-106; 5 — теплоноситель с добавкой полимера мол. вес.= = 3,333-10°
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю. А. Буевич. К модели снижения сопротивления при введении частиц в турбулентный поток жидкости. МЖГ, № 2, 1970.
2. В. И Попов, Е. М. X а б а х п а ш е в а. Исследование теплообмена при ламинарном течении структурно-вязких жидкостей. ИФЖ. Т. 12, № 2, 1967.
3. Ю. !Р. Иванюта, А. А. Чек а лов а. Экспериментальное исследование турбулентного течения в трубе слабых растворов полимеров. ИФЖ. Т. 18, № 6, 1970.
4. Г. И. Б а р е н б л а т, Г. И. Буевич. Об одном возможном механизме влияния малых добавок полимера на турбулентность. ПМТФ, № 5, 1965.
