Cuprins

Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.

Extras din document

Cuprins
I. STADIUL ACTUAL PE PLAN INTERNATIONAL AL CERCETARILOR PRIVIND INFLUENTA ADITIVILOR POLIMERICI LA CURGEREA LICHIDELOR PRIN CONDUCTE CILINDRICE CU SECTIUNE TRANSVERSALA CIRCULARA
I.1 SCURT ISTORIC PRIVIND CERCETARILE EFECTUATE IN DOMENIUL ADITIVARII CU POLIMERI LA LICHIDE SI UNELE REZULTATE OBTINUTE IN ACEST SENS
I.2 APLICATII PRACTICE ALE FENOMENULUI DE REDUCERE A FRECARII LA CURGEREA LICHIDELOR ADITIVATE CU SOLUTII DILUATE DE POLIMERI
I.2.1 RETELE INDUSTRIALE DE APA
I.2.2 SISTEME DE CANALIZARE
I.2.3 RETELE DE TERMOFICARE
I.2.4 SISTEME HIDROENERGETICE
I.2.5 SISTEME DE IRIGATII
I.2.6 INSTALATII DE STINGERE A INCENDIILOR
I.2.7 REDUCEREA PIERDERILOR DE PRESIUNE CU AJUTORUL ADITIVILOR LA ALTE LICHIDE DECAT APA. CONSIDERENTE PRIVIND DESCOPERIREA FENOMENULUI DE ADITIVARE
I.2.8 ALTE APLICATII IN TEHNICA
I.3 CLASE DE SOLUTII UTILIZATE IN CADRUL EXPERIMENTELOR
I.3.1 SOLUTII DILUATE DE POLIMERI
I.3.2 COMPORTAREA NENEWTONIANA A FLUIDELOR ADITIVATE CU POLIMERI
I.3.3 PLASTICITATEA
I.3.4 PSEUDOPLASTICITATEA
I.3.5 MODELE REOLOGICE PSEUDOPLASTICE
I.3.6 EFECTUL ADITIVILOR POLIMERICI ASUPRA CURGERII TURBULENTE A FLUIDELOR
I.3.7 REDUCEREA COEFICIENTULUI DE FRECARE LA CURGEREA TURBULENTA A FLUIDELOR PRIN CONDUCTE
II. CONCLUZII SI REZULTATE OBTINUTE IN URMA CERCETARILOR EFECTUATE IN ROMANIA
II.1 REOLOGIA ADITIVILOR POLIMERICI
II.2 INSTALATII DE STINS INCENDII-HIDRANTI DE INCENDIU EXTERIORI SI INTERIORI
II.2.1 INTRODUCERE
II.2.2 DESCRIEREA INSTALATIEI EXPERIMENTALE
II.2.3 APARATE DE MASURA UTILIZATE
II.2.4 TEHNICA MASURATORILOR SI RELATII DE CALCUL
II.2.5 REZULTATELE MASURATORILOR
II.2.5.1 INTRODUCERE
II.2.5.2 REDUCEREA PIERDERILOR DE PRESIUNE
II.2.5.3 INFLUENTA ADITIVILOR ASUPRA DEBITULUI DE APA SI ASUPRA LUNGIMII JETULUI
III. MISCAREA LAMINARA INTR-O CONDUCTA CIRCULARA ORIZONTALA.
III.1 PROBLEMA HAGEN-POISSEUILLE
IV. MISCAREA LICHIDELOR LA NUMERE REYNOLDS CUPRINSE INTRE 2300 ... 4000 (10000)
IV.1 CARACTERISTICA ENERGETICA. CONSIDERENTE ASUPRA CORELATIEI INTRE MISCAREA LAMINARA SI CEA TURBULENTA
IV.2 NUMARUL LUI REYNOLDS
V. TEORIA AMESTECULUI TURBULENT
V.1 ANALOGIA LUI BAHMETEV.
V.2 CALCULUL EFORTULUI TANGENTIAL IN MISCAREA TURBULENTA
V.3 CARACTERISTICILE MISCARII TURBULENTE
V.3.1 DESCOMPUNEREA REYNOLDS
V.3.2 ECUATIILE DE MISCARE ALE FLUIDELOR REALE IN MISCARE TURBULENTA( ECUATIILE LUI REYNOLDS)
VI. EVALUAREA PIERDERILOR
VI.1 EVALUAREA PIERDERILOR DE PRESIUNE IN CONDITII SPECIFICATE
VI.1.1 EVALUAREA PIERDERILOR LINIARE DE PRESIUNE
VI.1.2 EVALUAREA PIERDERILOR LOCALE DE PRESIUNE
VI.2 CONSIDERATII PRIVIND VARIATIA U, Q SI P INTR-O CONDUCTA CIRCULARA DREAPTA
VII. APLICATIE - CALCULUL DE FORTE SI MIJLOACE LA DEPOZITUL CENTRAL
VII.1 DATE GENERALE DESPRE OBIECTIV
VII.2 CALCULUL DE FORTE SI MIJLOACE LA DEPOZITUL CENTRAL
VII.3 PLANUL ORGANIZARII SI DESFASURARII APLICATIEI TACTICE CU TRUPE LA S.C. ANTILOPA S.A.
VIII. CALCULUL PIERDERILOR
VIII.1 CALCULUL PIERDERILOR DE PRESIUNE PRINTR-UN DISPOZITIV DE INTERVENTIE
VIII.1.1 CALCULUL PIERDERILOR LINIARE DE PRESIUNE
VIII.1.2 CALCULUL PIERDERILOR LOCALE DE PRESIUNE
VIII.1.3 CALCULUL PIERDERILOR TOTALE DE PRESIUNE
VIII.2 REACTIA VARIATIEI PARAMETRULUI P IN TEAVA DE REFULARE
IX. ANEXE

Alte date

?

Capitolul 1

Stadiul actual pe plan international

al cercetarilor privind influenta aditivilor polimerici la curgerea lichidelor prin conducte cilindrice cu sectiune transversala circulara

1.1 Scurt istoric privind cercetarile efectuate in domeniul aditivarii cu polimeri la lichide si unele rezultate obtinute in acest sens

În contextul actualei crize energetice mondiale, reducerea consumului de energie constituie o problema vitala pentru dezvoltarea economica si sociala prezenta si in perspectiva. Acest fapt a condus la intensificarea rapida si considerabila a cercetarilor privind metodele de micsorare a consumului energetic, intre care, introducerea aditivilor pentru reducerea pierderilor de presiune, la curgerea lichidelor reprezinta o preocupare tehnica remarcabila in ultimele patru decenii.

Fenomenul fizic a fost descoperit de catre englezul B.A. Toms [1], primele rezultate fiind publicate de acesta in anul 1948. Acest fenomen consta in reducerea eforturilor tangentiale de frecare la curgerea prin conducte a lichidelor, care contin in cota parte o anumita concentratie cu ordinul ppm de polimeri, avand drept consecinta micsorarea pierderilor de presiune.

Cercetari sistematice privind influenta aditivilor asupra pierderilor de presiune au inceput practic dupa anul 1965.

Este de remarcat faptul ca, referitor la efectul Toms, pana in anul 1961 se cunostea de existenta a 33 de lucrari, in perioada 1962 - 1965 au fost cercetate, prelucrate si redactate un numar de 95 de lucrari. Pana in anul 1976 se publicasera peste 1000 de lucrari avand un caracter teoretic, experimental sau aplicativ [2, 3]; in prezent se apreciaza ca numarul lucrarilor a depasit ordinul 104.

Prima lucrare care contine observatii experimentale privind reducerea pierderilor de presiune la curgerea lichidelor prin conducte cilindrice a fost prezentata de Toms la primul Congres International de Reologie, Olanda in anul 1948, care studiind degradarea mecanica a solutiilor de polimeri, la curgerea prin conducte cilindrice, a determinat ca acestea necesita un gradient de presiune mai mic decat solventul pur pentru a se obtine aceeasi viteza de curgere. Determinarile experimentale ale acestuia dateaza din anul 1946.

Exemple particulare privind reducerea frecarii la curgerea fluidelor prin conducte, generata de existenta unor cantitati mici din alte substante sunt intalnite anterior. În anul 1883, s-a inregistrat o marire a vitezei de curgere a apei, in raurile cu continut de mal. De asemenea, Hele-Shaw, studiind in anul 1897 frecarea de suprafata la animalele marine, a incercat sa simuleze fenomenul de alunecare datorat secretiei vascoase, adaugand in apa secretie biliara cu un grad ridicat de prospetime, obtinand astfel o reducere a rezistentei de curgere. În perioada celui de-al doilea razboi mondial, Mysels a observat ca pierderile de presiune la curgerea prin conducte a benzinei, in care s-a adaugat napalm (substanta tensioactiva), sunt mult mai mici comparativ cu benzina neaditivata, procedeu care, a fost dealtfel, brevetat in anul 1949.

Pana in anul 1961, cand Savins a evidentiat implicatiile practice ale fenomenului, de reducere a pierderilor de presiune, cercetarile au avut doar un caracter sporadic. Dupa aceasta perioada au fost dezvoltate studii sistematice ce au cuprins aspectul teoretic, experimental si aplicativ, care s-au intensificat dupa 1965.

La inceput asemenea comunicari s-au facut in cadrul congreselor sau simpozioanelor de reologie, mecanica fluidelor sau hidrodinamica navala. Utilizarea, intr-o manifestare internationala, a termenului de reducere a pierderilor de presiune a avut loc prima data la cel de-al V-lea simpozion de hidrodinamica navala, miscare a navelor si reducere a pierderilor de presiune, care s-a tinut in 1964, in Norvegia.

Importanta si actualitatea problemei privind aditivarea cu polimeri in perioada 1960 - 1977 a fost cercetata si in primul laborator de reducere a pierderilor de presiune care a fost infiintat, in 1970, la University of Cambrige, precum si la simpozionul organizat la Massachusetts in Atlanta 1971, simpozionul privind reducerea pierderilor de presiune in solutie de polimeri, din 1972, la St. Louis, S.U.A. precum si la Conferinta Internationala de reducere a pierderilor de presiune, 1974 desfasurata la Cambrige, Anglia [4], urmata de cea din 1977 [5], care a marcat, o data in plus, importanta si actualitatea problemei.

Astfel, fluidul cu aditiv necesita un gradient de presiune mai mic pentru a se deplasa cu o viteza data printr-o conducta, comparativ cu acelasi fluid fara aditiv. Reducerea pierderilor de presiune este diferita de scaderea factorului de frecare, observata de Dodge si Metzner, pentru fluidele pseudoplastice vascoase in curgerea turbulenta la un numar Reynolds dat. Fenomenul este prezentat de catre multe solutii newtoniene si pseudoplastice, geluri, suspensii si reprezinta abaterea de la comportarea vascoasa, asa-zis normala, scaderea factorului de frecare pseudoplastica fiind considerata o comportare vascoasa normala.

1.2 Aplicatii practice ale fenomenului de reducere a frecarii la curgerea lichidelor aditivate cu solutii diluate de polimeri

1.2.1 Retele industriale de apa

Sistemele de conducte pentru apa, intalnite in tehnica, se pot diferentia dupa destinatie in: conducte de alimentare, cu apa industriala sau potabila, retele de canalizare, retele de termoficare, sisteme de irigatii etc., sau, dupa configuratie in: retele de circuit inchis sau deschis.

Utilizarea de aditivi in astfel de sisteme are drept scop reducerea pierderilor de presiune, deci in consecinta reducerea energiei de pompare.

Puterea necesara unei pompe se calculeaza cu relatia [1.1]:

, (1.1)

in care:

puterea necesara pompei in W;

debitul de apa pompat in m3/s;

cresterea de presiune la pompa care se masoara in Pa; (pentru apa ?= 9800 kg/m3);

k = constanta rezultanta din calcul;

cresterea de inaltime in pompa in metri coloana apa;

randamentul pompei.

Cresterea de presiune in pompa, , se obtine prin insumarea algebrica, a trei componente, cu semnul plus:

, (1.2)

unde:

presiune manometrica si reprezinta diferenta de presiune intre regimul de refulare si presiunea de aspiratie in pompa,

presiunea geodezica si reprezinta diferenta de presiune fata de axul pompei intre coloana de lichid dintre refularea si aspiratia pompei,

pierderea de presiune liniara,

pierderea de presiune locala.

Este cunoscut faptul ca, aditivii polimerici pot actiona in mod semnificativ numai asupra unui termen din relatia (1.2), respectiv asupra pierderilor liniare de presiune , ceilalti termeni nefiind, practic, modificati de prezenta aditivilor. În acest fel, eficienta aditivului exprimata prin micsorarea puterii necesare de pompare, depinde direct de ponderea pe care o reprezinta in cresterea totala de presiune in pompa . Prin urmare, aditivii polimerici au contributie maxima la reducerea energiei de pompare, in sistemele de conducte orizontale, cu aspiratia si refularea in atmosfera si cu trasee preponderent liniare, la care . Existenta celorlalti termeni din membrul drept al relatiei (1.2), care depind de destinatia si configuratia retelei de conducte, micsoreaza efectul de aditivare asupra energiei de pompare.

Aditivii actioneaza asupra lui si ultima pierdere de presiune reprezentand max. 7% din efectul total datorat pierderilor de energie.

Dintre problemele asociate utilizarii aditivilor polimerici in retelele de apa se mentioneaza : modificarea regimului hidraulic de functionare a pompei si a retelei, modul de introducere a aditivului in retea, comportarea mecanica si chimica a aditivului, calculul economic al circuitelor deschise si inchise pentru conducte de apa cu aditiv [6].