Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ guar gum đến khả năng giảm lực cản dòng chất lỏng hai pha

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sử dụng các chất phụ gia thiên nhiên để giảm thiểu lực cản ma sát trong vận chuyển chất lỏng bằng đường ống ngày càng phổ biến hơn. Nghiên cứu này xem xét hiệu quả của guar gum như là phụ gia giảm lực cản trong dòng chảy của hỗn hợp dầu-nước.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ guar gum đến khả năng giảm lực cản dòng chất lỏng hai pha

BÀI BÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ GUAR GUM ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢM LỰC CẢN DÒNG CHẤT LỎNG HAI PHA Nguyễn Ngọc Minh1 Tóm tắt: Sử dụng các chất phụ gia thiên nhiên để giảm thiểu lực cản ma sát trong vận chuyển chất lỏng bằng đường ống ngày càng phổ biến hơn. Nghiên cứu này xem xét hiệu quả của guar gum như là phụ gia giảm lực cản trong dòng chảy của hỗn hợp dầu-nước. Trong nghiên cứu này, guar gum (GG) được sử dụng làm chất giảm lực cản trong ống dẫn thẳng có đường kính trong là 23 mm. Nồng độ của guar gum thay đổi từ 50 đến 250 pm trong khi tỷ lệ dầu thay đổi là 0,25, 0,50 và 0,7. Trọng lượng phân tử của polyme cũng được xác định để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của chúng đối với tính lưu biến của chất lỏng. Kết quả cho thấy guar gum (polyme tự nhiên) hoạt động như chất giảm lực cản trong nước máy tốt hơn so với trong hỗn hợp dầu-nước. Cụ thể, mức giảm lực cản (DR) của các dung dịch 200 pm guar gum ở số Reynolds 106157 trong nước máy là 42,2%, trong khi với việc bổ sung 50% thành phần dầu, nó đã giảm xuống 21,6%. Hơn nữa, DR giảm khi hàm lượng dầu tăng lên. Từ khóa: Giảm lực cản, guar gum, polyme sinh học. 1. GIỚI THIỆU CHUNG * mang lại sự giảm lực cản vẫn đang được nghiên Lực cản ma sát là nguyên nhân chính gây tiêu cứu và tranh luận mặc dù đã tiến hành nhiều thí tán năng lượng trong hệ thống đường ống. Ma sát nghiệm (Anh Tuan and Mizunuma 2013; Liu and này được hình thành do ứng suất cắt phát triển Pine 1996; Myska, Zakin, and Chara 1995). giữa chất lỏng và thành ống. Trong các ngành Lumley (Lumley 1969) tin rằng DR được gây ra công nghiệp và dân dụng, các hệ thống bơm bởi sự kéo dài của chuỗi polyme. Ở đây, khi chuỗi chiếm tỷ lệ tiêu thụ năng lượng rất lớn. Do đó, các polyme cuộn ngẫu nhiên bị kéo dài, độ nhớt hiệu nhà nghiên cứu đang nỗ lực (Han and Choi 2017; quả tăng, do đó làm giảm ma sát thành tường và Rajappan and Mckinley 2019; Seo et al. 2021) tìm tăng kích thước của lớp nhớt dẫn đến DR quan sát kiếm các chất thay thế cũng như bổ sung một số được. Virk (Virk and Wagger 1990) tin rằng sự vật liệu polyme nhất định vào dòng chất lỏng vận tiếp xúc của dung dịch polyme với dòng chảy rối chuyển để giảm lực cản ma sát, từ đó giảm công gây ra DR. Ông cũng đưa ra rằng việc tăng năng suất yêu cầu của bơm trong quá trình ứng dụng lượng cực đại của dòng chảy bên trong có thể ảnh thực địa. Giảm lực cản (Drag reduction - DR) lần hưởng đến DR. Hiện nay, nhiều nghiên cứu cho đầu tiên được phát hiện bởi Toms năm 1949, ông rằng khi polyme dãn, sự thay đổi hướng của hiệu đã quan sát thấy lực cản dòng chảy giảm đáng kể ứng nhớt gây ra những thay đổi cấu trúc rối dẫn khi thêm một vài phần triệu (ppm) đến hiện tượng giảm lực cản (Boltenhagen et al. polymethylmethacrylate vào dung dịch 1997; Liu and Pine 1996). monochlorobenzene (Toms 1948). Các phụ gia sử Người ta đã chứng minh rằng các chất phụ gia dụng làm chất giảm lực cản có thể kể đến như polyme tự nhiên có khả năng chống phân hủy polyme, các chất có hoạt tính bề mặt surfactant, tương đương với các chất phụ gia tổng hợp của các thể lơ lửng dạng sợi và các polyme có nguồn chúng (Gimba 2020). Savins đã chứng minh rằng gốc thiên nhiên hoặc polyme sinh học. Cơ chế nhiều loại gôm tự nhiên (Natural Gum) như guar tương tác chính xác của vật liệu với chất lỏng gum, đậu cào (locust bean), tuyết yến (tragacanth gum), mủ trôm (karaya gum) và đậu bắp (okra 1 Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi mucilage) thể hiện hoạt động giảm lực cản trong KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 137
nước máy và nước muối (Savins 1964; Sokhal, điều chỉnh và thử nghiệm. Phần xử lý có hai bể Gangacharyulu, and Bulasara 2018). Và các loại chứa riêng biệt có dung tích 220 L tương ứng cho polyme có nguốc gốc thiên nhiên như xanthan dầu (Mineral oil M5904, Sigma Aldrich) và nước gum, chitosan và các loại polysaccaride cũng là máy, và một bình tách trọng lực 250 lít. Phần điều những chất giảm lực cản tiềm năng (Novelli et al. chỉnh bao gồm hai (2) máy bơm ly tâm (CDX 2019). Mặc dù, có nhiều chất phụ gia polyme tự 70/05, Ebara Pump), để tuần hoàn dầu và nước và nhiên được biết đến với hiệu suất như tác nhân lưu lượng của hệ thống được đo bằng cảm biến giảm lực cản (DRAs) trong dòng chảy một pha, lưu lượng FD-M (Keyence Corp.). Tổn thất áp nhưng các nghiên cứu điều tra các polyme này suất được đo bằng cảm biến chênh lệch áp suất trong việc tăng cường dòng chảy dầu-nước đa pha DP15 (Valydine Corp.) còn hạn chế (Singh et al. 2009). Việc sử dụng gôm tự nhiên chưa được nghiên cứu trên dòng chảy nhiều pha. Do đó, trong bài báo này, tác giả sẽ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ guar gum – một loại polyme thiên nhiên – đến khả năng giảm lực cản của dòng chất lỏng hai pha dầu-nước. 2. CÁC VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Nguyên vật liệu Guar gum, cũng gọi là guaran, là một Hình 1. Sơ đồ hệ thống thí nghiệm giảm lực cản polysacarit galactomannan được chiết xuất từ hạt guar có đặc tính làm dày và ổn định hữu ích trong Phần thử nghiệm được tạo thành từ ống dẫn có các ứng dụng thực phẩm, thức ăn và công nghiệp. đường kính trong (ID) 23 mm được làm từ polyvinyl Guar gum (GG) (Hindustan & Chemicals Ltd.) có clorua không hóa dẻo (uPVC). Các đoạn ống được độ tinh khiết >95%, được mua ngoài thị trường ở nối với nhau bằng mặt bích để dễ dàng tháo lắp và dạng bột và loại này khi sử dụng không cần tinh điều chỉnh. Máy bơm nhu động (Model: NE-9000G, chế thêm. Dung dịch 10000 ppm được chuẩn bị Era Peristatic Pump,.) với độ chính xác 2% được riêng biệt với từng mẫu polyme. Dung dịch này dùng để cấp polyme vào mạch. được chuẩn bị bằng cách lấy 30 g của mỗi mẫu Bộ phân tách và thùng chứa được bố trí như với sự hỗ trợ của cân điện tử (Jadever JBS-2203). hình vẽ để tạo hỗn hợp theo tỷ lệ nhất định. Cả hai Từng mẫu được rót nhẹ nhàng vào 3 lít nước máy chất lỏng gặp nhau tại điểm nối Y tạo góc 30° để đồng thời khuấy nhẹ để tránh vón cục và để khử đảm bảo sự trộn lẫn tối thiểu của các chất lỏng ở đồng nhất các chất polyme khi ở trong hệ thống đầu vào của phần thử nghiệm. Đầu đo chênh lệch polyme-nước. Hỗn hợp được khuấy ở tốc độ tối áp suất (cách nhau 0,5 m) được đặt cách 4 m so thiểu trong khoảng 4 giờ bằng máy khuấy từ chậm với đầu vào của phần thử nghiệm để đảm bảo (MH800, Yamato-Sciencetific) để giảm ảnh dòng chảy được phát triển đầy đủ trước khi thực hưởng của hiệu ứng cắt và sau đó để yên trong 12 hiện các phép đo giảm áp suất. Hỗn hợp sau đó giờ để hydrat hóa thích hợp các hạt polyme. Dung được chảy trở lại thiết bị phân tách, nơi cả hai hỗn dịch thí nghiệm giảm lực cản sẽ được pha loãng từ hợp được phân tách bằng trọng lực. Nước nặng dung dịch này để được nồng độ cần thiết. hơn dầu được phép chảy vào bồn từ đáy bộ phân 2.2. Xây dựng hệ thống thí nghiệm tách, trong khi dầu được về thùng dầu. Dầu Hệ thống thí nghiệm trong Hình 1 (thiết kế khoáng được sử dụng trong thí nghiệm này có độ theo ý tưởng của Gimba và các cộng sự (Gimba nhớt 3,5 cP và khối lượng riêng là 840 kg/m3. 2020)) được sử dụng để đo giảm lực cản cho tất cả 2.2.1. Đo khối lượng phân tử các nồng độ polyme khi cho dòng chất lỏng chảy Dung dịch polyme 0,05 g/dl được điều chế từ qua một ống thẳng. Nó bao gồm các phần xử lý, dung dịch guar gum đã pha ở trên. Sau đó, mỗi 138 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
mẫu được pha loãng với sự hỗ trợ của nhớt kế trường hợp này guar gum chưa được bơm vào mao dẫn Ostwald (VS 135) ở điều kiện môi đường ống. Tiếp theo, sau khi kết thúc đo P0 , trường xung quanh để thu được tỷ lệ nước hòa tan dung dịch guar gum được bơm vào dòng nước khác nhau trong khoảng từ 0,01 - 0,05 g/dl và các trước điểm giao nhau Y và độ giảm áp suất độ nhớt khác nhau được ước tính. P cũng được đo tại các số Reynolds như trên. Do đó, bằng cách thay thế độ nhớt nội tại vào Quy trình này được thực hiện cho các dung dịch phương trình (1) (Paul C. Hiemenz and Lodge polyme có nồng độ khác nhau là 50, 100, 150 200, 2007), khối lượng phân tử sau đó được ước tính. 250 ppm.     KM a (1) Để nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dầu-nước Trong đó    là độ nhớt nội tại, M là khối đến khả năng giảm lực cản của guar gum tác giả đã thực hiện thí nghiệm theo đúng quy trình trên lượng phân tử trung bình, K và a là các hằng số với các tỷ lệ khác nhau của dầu và nước. Trong thí đối với hệ dung môi, nhiệt độ và polyme cụ thể. Ở nghiệm này, guar gum có nồng độ là 200 ppm. Độ 25°C, đối với guar gum, K = 3,800 × 10-4 dl/g và lập lại của dữ liệu thử nghiệm đã được kiểm tra a  0, 732 (Venugopal 2010). bằng cách thực hiện thử nghiệm ba lần và mức 2.2.2. Đo giảm áp suất (ΔP) trung bình được ghi nhận là dưới 5%. Đầu tiên ảnh hưởng của nồng độ polyme đối Sau đó, tỷ lệ giảm lực cản bằng polyme được với nước máy sẽ được kiểm tra. Trong thí nghiệm tính toán từ công thức (2) (Toms 1948) sử dụng áp này, nồng độ polyme thay đổi từ 50 đến 250 ppm. suất thử nghiệm trong khi số Reynolds được tính Thí nghiệm được thực hiện ở lưu lượng trong từ công thức (3) (Sommerfeld 1908). khoảng từ 20 đến 75 Lít/phút. Thí nghiệm bắt đầu P  P bằng cách bơm nước từ bể chứa của nó đến khu % DR  o  100 (2) Po vực thử nghiệm với tốc độ dòng chảy đo được. Trong vòng tối thiểu 5 phút khi dòng chảy ổn trong đó Po là độ giảm áp suất khi không sử định, đo độ giảm áp suất. Sau đó, các nồng độ dụng phụ gia guar gum và P là độ giảm áp suất polyme khác nhau đã được thêm vào và các giá trị khi sử dụng phụ gia guar gum. về độ giảm áp suất được đo. Các thí nghiệm được VD Re  (3) lặp lại ít nhất ba lần và giá trị trung bình được ghi  lại với sai số/độ lệch nhỏ hơn 5%. Trong đó:  là khối lượng riêng của chất lỏng, Để nghiên cứu ảnh hưởng của dầu đến tính năng D là đường kính ống, V là vận tốc trung bình và của các polyme thiên nhiên, thí nghiệm dòng dầu-  là độ nhớt. nước được thực hiện với lưu lượng hỗn hợp Q 3. CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (L/phút) thay đổi và tỷ lệ dầu đầu vào lần lượt là 3.1. Đo trọng lượng phân tử 0,25, 0,5 và 0,75. Các thí nghiệm được thực hiện Sau khi đo được độ nhớt với các nồng độ khác trong khoảng thời gian 60 phút để ngăn chặn sự gia nhau như mô tả trong phần 2.2.1, đồ thị thể hiện tăng nhiệt độ của pha dầu do hiệu ứng cắt của bơm mối quan hệ giữa nồng độ guar gum và độ nhớt ly tâm. Trong mỗi thử nghiệm được tiến hành (với được thể hiện như hình 2. Bằng phép ngoại suy, từng Re và tỷ lệ dầu-nước cố định), ban đầu dầu độ nhớt nội tại của guar gum được tính tương ứng được bơm đến bộ phận điều chỉnh, tại đây dầu được là 11,54 g/dl. đo. Sau đó, nước được bơm và đo tương tự trước khi Bằng cách thay thế độ nhớt nội tại vào công trộn với dầu tại điểm nối chữ Y (Hình 1). Hỗn hợp thức (1), khối lượng nguyên tử của guar gum được sau đó được chảy đến phần ống thử nghiệm. tính tương ứng là 1329008 g/mol. Khối lượng Đầu tiên, sau khi dòng chảy trong hệ thống đạt phân tử được tính gần với các giá trị được báo cáo được sự ổn định trong vòng tối thiểu năm phút, độ là 954000 g/mol đối với guar gum (Martin Alberto giảm áp suất P0 được đo tại các số Reynolds 2014). Sự khác biệt về giá trị trọng lượng phân tử khác nhau bằng cảm biến chênh lệch áp suất, được báo cáo bởi Martin Alberto (Martin Alberto KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 139
2014) có thể là do sự khác biệt về loài hoặc mức thay đổi hoặc trong hầu hết các trường hợp, giảm độ tinh chế của các mẫu được sử dụng. nhẹ lực cản. Những kết quả này cũng tiết lộ rằng hiệu suất tối ưu của dung dịch polyme được nghiên cứu phụ thuộc vào mức độ nhiễu loạn của dòng chảy. Bằng cách tăng lưu lượng bên trong các đường ống, mức độ nhiễu loạn cũng sẽ tăng do đó cung cấp môi trường thuận lợi hơn cho các dung dịch polyme hoạt động. Nói chung, dựa trên các thí nghiệm đã thực hiện, tất cả các nồng độ đều giảm Hình 2. Sự thay đổi độ nhớt của dung dịch theo lực cản trong phạm vi Re được nghiên cứu. Hầu nồng độ guar gum hết các kết quả thử nghiệm đều phù hợp tốt với 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ polyme đến DR các công trình trước đây được công bố bởi nhiều nhà nghiên cứu như Reddy và Singh (Reddy and Singh 1985) và Kulmatova (Kulmatova 2013). Dựa trên mức giảm lực cản quan sát được, nồng độ polyme là 200 ppm đã được chọn trong nghiên cứu dòng dầu-nước nhiều pha để đảm bảo đạt được mức giảm lực cản tối đa. 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích dầu đầu vào đến DR Hình 3. Ảnh hưởng của nồng độ đến tỉ lệ giảm lực cản Ảnh hưởng của nồng độ polyme trong nước máy đã được nghiên cứu ở các vận tốc nước khác nhau được biểu thị bằng số Reynolds và kết quả được trình bày trong Hình 3. Có thể quan sát thấy rằng DR tăng lên khi tăng nồng độ polyme trước khi đạt đến mức tương đối ổn định ở nồng độ polyme lớn hơn 150 ppm. Điều này là do khi nồng độ polyme tăng lên, sẽ có nhiều phân tử polyme Hình 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích dầu đến giảm lực cản tương tác với các xoáy bên trong dòng chảy chính. Điều này gây ra sự gia tăng rõ ràng về độ nhớt của Dựa trên những quan sát trong phần trước, hiệu chất lỏng và do đó làm tăng DR quan sát được suất của các polyme trong dòng nước máy là (Abdulbari, Shabirin, and Abdurrahman 2014). giống nhau. Do đó, nồng độ polyme 200 ppm Việc tăng thêm nồng độ polyme vượt quá giá trị được chọn để nghiên cứu ảnh hưởng của dầu đến này không gây ra sự gia tăng đáng kể trong việc tính năng của polyme tự nhiên trong dòng nước giảm lực cản. Điều này là do đã đạt được nồng độ máy và kết quả được thể hiện trong Hình 4. Có thể cân bằng chất lỏng-phụ gia tối ưu mà vượt quá thấy rằng guar gum nhạy cảm với sự hiện diện của mức đó thì không có tác dụng nào được quan sát dầu. Ví dụ, ở tỷ lệ dầu đầu vào là 0,5 và Re = thấy (Hoyer, Gyr, and Tsinober 1995). Người ta 106157 (Q = 115L/phút), DR của guar gum giảm tin rằng các điểm nhiễu loạn trở nên bão hòa với từ 42,2 % xuống 21,6 %. polyme và việc tăng thêm nồng độ polyme sẽ Nói chung, các kết quả thí nghiệm đã chứng không làm giảm lực cản đáng kể (Hoyer, Gyr, and minh rằng việc bổ sung dầu làm giảm hiệu suất Tsinober 1995). Tại điểm bão hòa này, polyme của các polyme trong dòng nước máy. Do đó, việc không thể kéo dài hơn nữa, do đó dẫn đến không tăng tỷ lệ dầu đầu vào sẽ ức chế sự tương tác của 140 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
các phân tử polyme với pha nước (Dosumu et al. nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, guar 2020; Edomwonyi-Otu, Gimba, and Yusuf 2020). gum có khả năng giảm lực cản dòng chảy tương Nói cách khác, dầu đã ức chế sự kéo dài của chuỗi đối tốt, ở nồng độ 200 ppm trong nước tỉ lệ giảm polyme trong điều kiện nhiễu loạn và do đó làm lực cản là 42,2 % . Nhưng tỷ lệ giảm lực cản của giảm DR. Được biết, trọng lượng phân tử của guar gum nồng độ 200 ppm đối với dòng hai pha polyme càng cao thì càng có nhiều polyme vướng dầu-nước với tỷ lệ dầu 0,5 chỉ còn 21,6 %. Điều víu được hình thành và những điều này đã được này cho thấy rằng việc bổ sung dầu vào dòng áp dụng để tăng cường giảm lực cản (Al-Yaari et nước máy đã làm giảm sự tương tác của các al. 2009). polyme tự nhiên với nước. Các polyme tự nhiên 4. KẾT LUẬN giảm lực cản tốt hơn trong nước so với hỗn hợp Nghiên cứu này tập trung vào việc nghiên cứu dầu-nước. Tuy nhiên, cần nghiên cứu sử dụng ảnh hưởng của nồng độ guar gum đến khả năng nhiều loại polyme tự nhiên để giảm lực cản hơn để giảm lực cản cho dòng chất lỏng hai pha dầu- xác nhận sự đúng đắn của nhận định này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Abdulbari, Hayder A., Ainoon Shabirin, and H. N. Abdurrahman. 2014. “Bio-Polymers for Improving Liquid Flow in Pipelines-A Review and Future Work Opportunities.” Journal of Industrial and Engineering Chemistry 20(4): 1157–70. Al-Yaari, M. et al. 2009. “Effect of Drag Reducing Polymers on Oil-Water Flow in a Horizontal Pipe.” International Journal of Multiphase Flow 35(6): 516–24. Anh Tuan, Nguyen, and Hiroshi Mizunuma. 2013. “Advection of Shear-Induced Surfactant Threads and Turbulent Drag Reduction.” Journal of Rheology 57(6): 1819–32. Boltenhagen, P., Yuntao Hu, E. F. Matthys, and D. J. Pine. 1997. “Inhomogeneous Structure Formation and Shear-Thickening in Worm-like Micellar Solutions.” Europhysics Letters 38(5): 389–94. Dosumu, Abdulwahid Ishola, Lawrence Chukwuka Edomwonyi-Otu, Nurudeen Yusuf, and Abdulkareem Abubakar. 2020. “Guar Gum as Flow Improver in Single-Phase Water and Liquid–Liquid Flows.” Arabian Journal for Science and Engineering 45(9): 7267–73. https://doi.org/10.1007/s13369-020-04429-2. Edomwonyi-Otu, Lawrence C., Muhammad M. Gimba, and Nurudeen Yusuf. 2020. “Drag Reduction with Biopolymer-Synthetic Polymer Mixtures in Oil-Water Flows: Effect of Synergy.” Engineering Journal 24(6): 1–10. Gimba, M.M., Edomwonyi-Otu, L.C., Yusuf, N and Abubakar, A. 2020. “Synergistic Effect of Natural and Synthetic Polymers as Drag Reducing Agents in Water Flow: Effect of Pipe Diameter.” FUPRE Journal of Scientific and Industrial Research 4(2): 2020. Han, Wen Jiao, and Hyoung Jin Choi. 2017. “Role of Bio-Based Polymers on Improving Turbulent Flow Characteristics: Materials and Application.” Polymers 9(6). Hoyer, K., A. Gyr, and A. Tsinober. 1995. “On the Mechanism of Drag Reduction in Dilute Polymer Solutions.” Applied Scientific Research 55(4): 289–95. Kulmatova, D. 2013. “Turbulent Drag Reduction by Additives.” Universiteit van Amsterdam. https://hdl.handle.net/11245/1.398395. Liu, Chu Heng, and D. J. Pine. 1996. “Shear-Induced Gelation and Fracture in Micellar Solutions.” Physical Review Letters 77(10): 2121–24. Lumley, J L. 1969. “Drag Reduction By 1 Additives.” Annual Review of Fluid Mechanics 1(8): 367–84. Martin Alberto, Masuelli. 2014. “Mark-Houwink Parameters for Aqueous-Soluble Polymers and Biopolymers at Various Temperatures.” Journal of Polymer and Biopolymer Physics Chemistry 2(2): 37–43. Myska, Jiri, Jacques L. Zakin, and Zdenek Chara. 1995. “Viscoelasticity of a Surfactant and Its Drag- Reducing Ability.” Applied Scientific Research 55(4): 297–310. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 141
Novelli, Guilherme L., Leticia A. Ferrari, Gabriel G. Vargas, and Bruno V. Loureiro. 2019. “A Synergistic Analysis of Drag Reduction on Binary Polymer Mixtures Containing Guar Gum.” International Journal of Biological Macromolecules 137: 1121–29. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.07.042. Paul C. Hiemenz, and Timothy P. Lodge. 2007. Polymer Chemistry. Second. ed. Tim Lodge. London: CRC Press. Rajappan, Anoop, and Gareth H Mckinley. 2019. “Epidermal Biopolysaccharides from Plant Seed Enable Biodegradable Turbulent Drag Reduction.” Scientific Reports 9: 14. Reddy, G. V., and R. P. Singh. 1985. “Drag Reduction Effectiveness and Shear Stability of Polymer- Polymer and Polymer-Fibre Mixtures in Recirculatory Turbulent Flow of Water.” Rheologica Acta 24(3): 296–311. Savins, J.G. 1964. “Drag Reduction Characteristics of Solutions of Macromolecules In Turbulent Pipe Flow.” Society of Petroleum Engineers Journal 4(03): 203–14. http://www.onepetro.org/doi/10.2118/867-PA. Seo, Eunseok et al. 2021. “Multifunctional Biopolymer Coatings Inspired by Loach Skin.” Progress in Organic Coatings 158(June): 106383. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106383. Singh, Ram P. et al. 2009. “High-Technology Materials Based on Modified Polysaccharides.” Pure and Applied Chemistry 81(3): 525–47. Sokhal, Kamaljit Singh, Dasaroju Gangacharyulu, and Vijaya Kumar Bulasara. 2018. “Effect of Guar Gum and Salt Concentrations on Drag Reduction and Shear Degradation Properties of Turbulent Flow of Water in a Pipe.” Carbohydrate Polymers 181: 1017–25. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.048. Sommerfeld, Arnold. 1908. “Ein Beitrag Zur Hydrodynamischen Erklärung Der Turbulenten Flüssigkeitsbewgungen.” International Congress of Mathematicians 174(1883): 116–24. Toms, B. A. 1948. “Some Observations on the Flow of Linear Polymer Solutions through Straight Tubes at Large Reynolds Numbers.” Proceedings of the 1st International Congress on Rheology 2: 135–41. Venugopal, KNandhini. 2010. “Study of Hydration Kinetics and Rheological Behaviour of Guar Gum.” International Journal of Pharma Sciences and Research (IJPSR) 1(1): 28–39. Virk, P. S., and D. L. Wagger. 1990. “Aspects of Mechanisms in Type B Drag Reduction.” Structure of Turbulence and Drag Reduction: 201–13. Abstract: EFFECT OF GUAR GUM CONCENTRATION ON THE DRAG REDUCTION OF TWO PHASE FLUID The use of natural drag reducers to minimize frictional drag in fluid pipeline transportation is getting more popular. In this study, the efficiency of natural polymers (biopolymers) as drag reducers in oil-water combination flows is investigated. In this report, guar gum (GG) was used as a drag reducer in a 23-mm-ID straight conduit with water. The concentration of the gums varied from 50 to 250 ppm, while 0.25, 0.50, and 0.75 fractions of oil were mixed with freshwater. The molecular weight of the gums was also calculated in order to get insight into their influence on fluid rheology. The results demonstrated that gums (natural polymers) functioned better as drag reducers in freshwater than in oil mixtures. In particular, the drag reduction (DR) of 200 pm GG at a Reynolds number of 106157 in water was 40.2%, but it was reduced to 21.6% with the addition of 50% oil fraction. The drag reduction (DR) is reduced with increasing oil fraction. Keywords: Drag reduction, guar gum, natural polymers. Ngày nhận bài: 18/8/2023 Ngày chấp nhận đăng: 23/9/2023 142 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)