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《低濃度ctac減阻流體流動(dòng)性能試驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第17卷(總第102期)熱能動(dòng)力工程2002年11月文章編號:1001-2060(2002)06-0585204低濃度CTAC減阻流體流動(dòng)性能試驗(yàn)研究許 鵬,王德忠,扈黎光,周浩軍(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,上?！?00030)摘 要:通過對CTAC溶液的減阻性能的測量,得到了CTAC減阻性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究,同時(shí)對流體的速度溶液的減阻性能隨伴隨鹽濃度變化的特性。研究結(jié)果表明,場進(jìn)行了初步的探討,認(rèn)為在主流方向上存在低頻即使對同種減阻方式,減阻也存在極限和優(yōu)選。同時(shí),應(yīng)用激周期運(yùn)動(dòng)[4]。由于其工作主要集中
2、在中高濃度的光相位多普勒測速儀進(jìn)行減阻流體的湍流特性試驗(yàn)研究,得-6-6),而試驗(yàn)證CTAC溶液(如170×10和800×10到了50種工況下流體的速度脈動(dòng)曲線。研究還發(fā)現(xiàn),減阻流明低濃度的CTAC溶液也是可以取得令人滿意的減體的橫向和軸向速度脈動(dòng)及雷諾應(yīng)力明顯小于牛頓流體;減[5]阻效果,而且更經(jīng)濟(jì)。本試驗(yàn)在二維流道中對稀阻流體的軸向和橫向速度脈動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)被明顯抑制。CTAC溶液的減阻性能隨伴鹽———水楊酸鈉(NaSal)關(guān)鍵詞:減阻流體;湍流結(jié)構(gòu);表面活性劑溶液;相位多的濃度變化情況進(jìn)行更細(xì)致的試驗(yàn)研究;并用
3、相位普勒測速儀多普勒測速儀(PhaseDopplerAnemometry,PDA)測量中圖分類號:O351文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A二維流道中減阻流體的速度曲線,以進(jìn)一步的探索減阻流體的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。1 前 言2 試驗(yàn)裝置與過程[1]1948年,Toms發(fā)現(xiàn)在湍流內(nèi)流的有機(jī)溶液中,溶解少量的聚甲基丙烯酸甲酯,其阻力大幅下本試驗(yàn)臺采用開放式閉路循環(huán)系統(tǒng),見圖1。降。這種現(xiàn)象后來被稱為Toms效應(yīng)或減阻效應(yīng)。減阻效應(yīng)使添加減阻劑后的流體在傳送過程中的阻力大幅減小;同時(shí)由于減阻流體的傳熱性能變差,減少了沿程散熱損失。因此減阻流體在區(qū)域制
4、冷、供暖等系統(tǒng)中具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。以往減阻添加劑的研究主要集中在高分子聚合物上,但其易機(jī)械降解的缺點(diǎn)使之在工業(yè)應(yīng)用中受到制約。近年來,表面活性劑由于具有良好的機(jī)械、化學(xué)、光和熱穩(wěn)定性,而受到人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注;且其溶液減阻效應(yīng)的產(chǎn)生、消失是可逆的,因而具有較大的工業(yè)應(yīng)用前景。表面活性劑的加入使溶液變成了非牛頓流體,圖1 試驗(yàn)臺系統(tǒng)圖溶液的性質(zhì)發(fā)生了較大變化。對減阻流體減阻機(jī)理的研究,對有效控制和利用減阻效應(yīng)有很大的理論透明有機(jī)玻璃流道作為測試段,其橫斷面為20和實(shí)用價(jià)值。近年來,國外對減阻流體的研究十分mm×
5、250mm的矩形,目的在于保證流道的長寬比活躍[2～3],主要集中在減阻流體的流動(dòng)方面。國內(nèi)大于10,以模擬二維流場。試驗(yàn)中差壓變送器(CECC-530)的精度為0.5%,取壓孔相距2.98m;也相繼開展了這方面的工作,如:上海交通大學(xué)等對渦輪流量傳感器(LWGY-80A)精度為0.5%,分度溫度、濃度、配比變化對氯化十六烷基三甲基季銨鹽號為Pt100熱電阻溫度傳感器測量溫度,其精度可(CetyltrimethylAmmoniumChloride,CTAC)減阻流體的收稿日期:2002205208;修訂日期:200
6、2207229基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(59976021);教育部重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目(02098)作者簡介:許 鵬(1978-),男,山東榮城人,上海交通大學(xué)碩士研究生.?1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·586·熱能動(dòng)力工程2002年-1/21/2以達(dá)到±0.1℃。f=19.0logRef-32.4(8)距入口3.6m處的速度分布應(yīng)用PDA系統(tǒng)進(jìn)f1-f2DR%=×100%(9)行測量,該系統(tǒng)由氬離子激光器、光學(xué)探
7、頭、DualPDAf1信號處理器等部件組成。光學(xué)探頭固定在坐標(biāo)架式中:DR%為減阻率;f1為牛頓流體的摩擦阻力系數(shù);f2為減阻流體的摩擦阻力系數(shù)。上,坐標(biāo)架可以在3個(gè)方向上運(yùn)動(dòng),定位精度可達(dá)0.025mm,這樣就能夠測量垂直于主流流動(dòng)方向(即y方向)上的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。信號的獲取采用的是后向接收方式。3 性能試驗(yàn)結(jié)果分析討論3.1 性能試驗(yàn)原理當(dāng)流動(dòng)處于充分發(fā)展紊流時(shí),對牛頓流體和非牛頓流體,均用式(1)來計(jì)算平均壁面剪切應(yīng)力,即ΔPHWτw=(1)2L(H+W)式中:τw為壁面剪切應(yīng)力;ΔP為試驗(yàn)測得的差壓;H圖2 減
8、阻流體減阻性能曲線是流道高度;W是流道寬度;L是兩個(gè)取壓孔之間的距離。無量綱阻力系數(shù)(Fanning系數(shù))由式(2)計(jì)算:τwf=(2)12ρUb2式中:f為摩擦阻力系數(shù);ρ為溶劑的密度;由于本試驗(yàn)使用的CTAC溶液為極稀溶液,因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)使用溶劑的物性參數(shù);Ub為主流速度。+文中涉及的y為無量綱坐標(biāo),公式為:3+y×uy=(3)v圖3 減阻率變化曲
