zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ counterion đến khả năng giảm lực cản của dung dịch surfactants

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ counterion đến khả năng giảm lực cản của dung dịch surfactants khảo sát hệ số ma sát của dòng chảy rối trong ống tiết diện tròn với chất lỏng là nước. Cuối cùng, chúng tôi sẽ so sánh, thảo luận giữa các kết quả của các dung dịch thí nghiệm với nhau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ counterion đến khả năng giảm lực cản của dung dịch surfactants

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ COUNTERION ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢM LỰC CẢN CỦA DUNG DỊCH SURFACTANTS Nguyễn Ngọc Minh1, Nguyễn Anh Tuấn1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: ngminh@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG cản - drag reduction” lần đầu tiên được sử Giảm lực cản ma sát dòng chảy bằng chất dụng bởi Savin, ông đã định nghĩa giảm lực phụ gia đối với dòng chảy rối xuất hiện khi cản như là sự tăng khả năng bơm của chất thêm một lượng nhất định chất phụ gia giảm lỏng khi thêm một lượng nhỏ polymer vào lực cản vào dòng chất lỏng. Tuy nhiên cơ chế dòng chất lỏng chảy rối[2]. Virk đã báo cáo của hiện tượng giảm lực cản bằng chất phụ rằng, khả năng giảm lực cản có thể đạt tới gia vẫn chưa được hiểu rõ ràng. Chất có hoạt 70% khi sử dụng chất giảm lực cản polymer tính bề mặt surfactant có ưu điểm là cấu trúc [3]. Thực tế chất giảm lực cản polymer đã nano của chúng có khả năng tự sửa chữa sau được sử dụng thành công để giảm lực cản khi bị phá vỡ bởi ứng suất cắt cao của dòng trong hệ thống đường ống dài 800 dặm để chảy rối nên có thể sử dụng làm phụ gia giảm vận chuyển dầu thô từ Alaska tới Valdez. lực cản trong các hệ thống tuần hoàn kín. Tuy nhiên polymer bị thoái biến trong vùng Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát có lực cắt cao dẫn đến khả năng giảm lực cản thực nghiệm hiện tượng giảm lực cản của bị mất đi. Mysel cũng đã quan sát được hiện dung dịch giảm lực cản surfactant với các tượng giảm lực cản của dòng chất lỏng chảy nồng độ counterion khác nhau trong ống có rối khi nghiên cứu giảm lực cản sử dụng chất tiết diện tròn. Chúng tôi cũng khảo sát hệ số hoạt tính bề mặt surfactant [4]. Các kết quả ma sát của dòng chảy rối trong ống tiết diện thực nghiệm của Mysels đã chỉ ra rằng chất tròn với chất lỏng là nước. Cuối cùng, chúng có hoạt tính bề mặt surfactant là một chất tôi sẽ so sánh, thảo luận giữa các kết quả của giảm lực cản dòng chảy rối rất tốt, có thể đạt các dung dịch thí nghiệm với nhau. tới 80%. Ưu điểm của chất giảm lực cản surfactant là khả năng tự sửa chữa sau khi bị 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU phá vỡ bởi ứng suất cắt cao. Do vậy, surfactant có thể ứng dụng trong các hệ thống Nghiên cứu thực nghiệm. tuần hoàn kín như trong các hệ thống sưởi ấm 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU và làm lạnh khu vực (District Heating and Cooling - DHC) của các tòa nhà, nhà máy... 3.1. Giới thiệu Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành Hiện tượng giảm lực cản khi thêm một khảo sát thực nghiệm hiện tượng giảm lực lượng nhỏ polymer vào trong một chất lỏng cản của surfactant với các nồng độ Newton đang chảy rối đã được công bố lần counterion khác nhau trong ống có tiết diện đầu tiên bởi nhà hóa học người Anh tên là tròn. Chúng tôi cũng khảo sát hệ số ma sát B.A Tom tại Đại hội quốc tế về Rheology của dòng chảy rối trong ống tiết diện tròn với vào năm 1949 [1]. Hiện tượng giảm lực cản chất lỏng là nước. Cuối cùng, chúng tôi sẽ so này về sau thường được gọi là “ hiệu ứng sánh, thảo luận giữa các kết quả của các dung Tom – Tom’s effect”. Thuật ngữ “giảm lực dịch thí nghiệm với nhau. 217
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 3.2. Vật liệu và thiết lập thí nghiệm đến vị trí lắp đầu đo áp suất là 250mm. Sử 3.2.1. Vật liệu và độ nhớt cắt dụng đường ống dài 1000mm, đường kính Dung dịch surfactant ion dương oleyl- 15mm để kết nối từ lối ra của bơm đến vị trí bishydroxyethyl-methyl-ammonium chloride lắp ống kiểm tra để đảm bảo sự ổn định của (Ethoquad O/12, Lion Corp) được trộn với dòng chảy. Đường kính lỗ lắp đầu kết nối của chất chỉ thị couterion (NaSal, Sigma- cảm biến áp suất có đường kính 1,5mm. Aldrich). Surfactant dùng để thí nghiệm có Thiết bị đo lưu lượng là Colioris sensor flow nồng độ là 500ppm. Sự kết hợp giữa meter (FD-SS02A, Keyence Corp). Dung surfactant và counterion được mô tả như sau: dịch surfactant được tuần hoàn trong một chu nồng độ surfactant x số Mol phân tử (ví dụ trình kín sử dụng máy bơm tuabin 500ppm x10). Hỗn hợp được hòa trong nước (20NHD07Z-V, Nikuni turbin pump), và máy và chứa trong thùng 24 giờ để đảm bảo dung dịch được giữ ở nhiệt độ 20±10C sử cân bằng lý hóa. dụng bể ổn nhiệt hình 2. Hình 2. Mạch thí nghiệm Hình 1. Độ nhớt cắt theo vận tốc cắt 3.3. Kết quả và thảo luận của dung dịch surfactant 500ppm Độ nhớt của dung dịch surfactant được đo bằng máy đo độ nhớt (Haake RS-600, Thermo Fisher Scientific Inc) ở nhiệt độ 20±10C. Hình 1 thể hiện độ nhớt cắt của dung dịch surfactant 500ppm×1 và 500ppm×10. Dung dịch surfactant 500ppm×1 cho thấy khi vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm trong phạm vi ứng suất cắt nghiên cứu. Dung dịch surfactant 500ppm×10 cho thấy độ nhớt thấp tại tốc độ cắt nhỏ hơn 100 s-1, và cho thấy hiện tượng độ nhớt tăng khi tốc độ cắt nằm trong khoảng 100 s-1 đến 400 s-1. Sau đó khi tốc độ cắt tăng độ nhớt cắt lại giảm dần giống Hình 3. Hệ số ma sát theo Rew như đối với dung dịch surfactant 500ppm x1. Hình 3 cho thấy hệ số ma sát đường ống λ là 3.2.2. Thiết lập thí nghiệm hàm của số Rew. Từ hình 3 ta có thể nhận thấy: Giảm lực cản được đo khi cho dòng chất Trong khu vực chảy tầng: dung dịch lỏng chảy qua ống tròn đường kính 10mm. surfactant chưa cho thấy sự giảm lực cản. Tuy Áp suất mất mát được đo bằng cách sử dụng nhiên với dung dịch surfactant 500ppm×10 cảm biến áp suất (DP15-25, Valydine Corp), cho thấy hiện tượng độ nhớt cắt tăng khi tốc độ khoảng cách từ đầu vị trí lắp ống d =10mm cắt tăng. 218
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 Trong khu vực chảy tầng mở rộng: đường 500ppm x1. Dung dịch surfactant 500ppm cong hệ số ma sát dòng chảy tầng song song x10 không tạo ra sự giảm lực cản trong vùng với đường λ=64/Rew kéo dài đến các hệ số ma chảy tầng, nhưng khi trong vùng chảy rối sát từ hệ số ma sát dòng chảy tầng dung môi λ≈ (khi Rew > 4000) hiện tượng giảm lực cản 0,032 (với giá trị Rew = 2000) đến các hệ số bắt đầu xảy ra. ma sát thấp hơn. Trong khu vực chảy tầng mở Trong nghiên cứu này, chúng tôi mới chỉ rộng sự giảm ma sát tăng khi số Reynold tăng. bước đầu đưa ra những nhận định về ảnh Với dung dịch surfactant 500ppm x1 hệ số ma hưởng của nồng độ surfactant và độ nhớt đến sát tăng tại cuối vùng chảy tầng mở rộng, và khả năng giảm lực cản. Về các cơ chế hình sau đó giảm lực cản mất đi. Với dung dịch thành sự giảm lực cản, hay cấu trúc sinh ra surfactant 500ppm x10 ma sát dòng chảy rời xa do ứng suất cắt khi sử dụng dung dịch đường chảy tầng kéo dài và sau đó tuân theo surfactant để giảm lực cản, cũng như ảnh quy luật giảm lực cản dòng rối tới hạn, cao hơn hưởng của surfactant đến vấn đề truyền nhiệt tiệm cận Zakin ( λ = 1, 26 Re w −0,55 , [1]), đề của dung dịch… vẫn cần phải tiếp tục nghiên xuất bởi Zakin et al (1996). Ma sát dòng chảy cứu và làm rõ. tăng tại số Reynold cao, và sau đó giảm lực cản Một số thuật ngữ: biến mất. ω Tốc độ cắt (shear rate): γ = & θ0 4. KẾT LUẬN 3M Ứng suất cắt (shear stress): τ = Trong nghiên cứu này, giảm lực cản sử 2πR 3 dụng hoạt chất bề mặt surfactant 500ppm x1 τ và 500ppm x10 khi cho vào dòng nước chảy Độ nhớt cắt (shear viscosity): η = γ & qua ống tròn đường kính 10mm được đo bằng sensor áp suất. Nghiên cứu bước đầu Trong đó: ω là vận tốc góc(1/s); θ0 là góc cho ta cái nhìn tổng quan về hiện tượng giảm nón của rheometer; M là mô men (dyn.cm); lực cản sử dụng hoạt chất bề mặt surfactant. R là bán kính nón (cm) Ảnh hưởng của nồng độ surfactant và độ 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO nhớt cũng đã được nghiên cứu. Quá trình nghiên cứu đưa ra một số kết luận: [1] Tom B.A. (1949), Some observations on the flow of linear polymer solutions through Dung dịch surfactant 500ppm x1 cho thấy straight tubes at large Reynolds numbers, khi vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm trong Proceedings of the international rheological phạm vi ứng suất cắt nghiên cứu. Dung dịch congress, Holand: 135-141 đẳng Mol làm tăng hệ số ma sát tại cuối vùng [2] Shenoy A.V. (1984), A review on drag chảy tầng mở rộng, và sau đó giảm lực cản reduction with special reference to mất đi. micellar systems, Colloid & Polymer Sci. Dung dịch surfactant 500ppm x10 cho 262: 319-337 thấy hiện tượng độ nhớt tăng khi tốc độ cắt [3] Virk P.S. (1975), Drag reduction nằm trong khoảng 100 s-1 đến 400 s-1. Sau đó fundamentals, AIChE Journal, Vol. 21, khi tốc độ cắt tăng độ nhớt cắt lại giảm dần No.4: 625-656 giống như đối với dung dịch surfactant 219

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.