烷基聚糖苷水溶液的紊流减阻与流变特性

为开发基于环境友好型表面活性剂的紊流输水减阻技术,使用压送流体阻力测试装置和锥板流变仪,对非离子表面活性剂烷基聚糖苷水溶液的减阻、剪切粘度和应力松弛特性进行了实验研究。结果表明:烷基聚糖苷是一种出色的减阻剂,临界雷诺数随温度和浓度增加而提高;剪切粘度在低剪切速率区域不随剪切速率而改变,在较高剪切速率区域,呈现非牛顿特性,烷基聚糖苷水溶液表现为"SIS"(Shear-Induced Structure),但瞬间的剪切应变加载和卸载后,剪切应力的发展和松弛特性与纯水相同,未表现出任何粘弹特性,表明"SIS"与粘弹特性的出现与否没有直接的因果关系。

非离子表面活性剂在水流中的减阻机理

为探讨非离子表面活性剂的减阻机理,在实验确认表面活性剂APG水溶液(Alkyl Polyglucoside)具有湍流减阻功效的基础上,对其剪切粘度、应力松弛特性以及剪切双折射效应,使用锥板流变仪及流动双折射测试仪进行了实验研究。最大减阻率可达70%的APG水溶液,其剪切粘度在低剪切速率区域表现为牛顿流体特性,在大于临界剪切速率区域表现为'SIS'(Shear-Induced Structure),呈现非牛顿流体特性;APG水溶液的剪切应力松弛特性与纯水基本相似,表明'SIS'并不具有粘弹性特性。由剪切双折射效应证实的的棒状胶束聚合结构和具有的较大拉伸粘度可认为是APG水溶液能够实现湍流减阻的主要原因。

一种非离子表面活性剂水溶液的管流减阻与流变特性

为开发基于环境友好型的添加剂紊流减阻输水技术,采用气驱流体阻力测试装置对非离子表面活性剂ODMAO(Oleyldimethylamineoxide)的稀薄水溶液在5mm圆管内的减阻特性以及采用锥板流变仪对其流变特性进行了实验研究.结果表明,ODMAO水溶液在质量分数为4×104时开始呈现明显减阻,最大减阻率对应的临界雷诺数随质量分数及温度的提高而增大,在直管段最大减阻率可达70%.ODMAO水溶液的剪切粘度在低剪切速率区域表现为牛顿流体特性,在大于某一临界剪切粘度后呈现先切稠后切稀的非牛顿流变特性.这种剪切粘度随剪切速率的依存特性起因于胶束聚合结构随剪切速率的不同演变.剪切应力的松弛测试结果表明,由剪切诱导的流变结构"SIS"(Shear-Induced Structure)的剪切应力松弛特性可用2阶Maxwell模型表述.剪切应力的尾阶松弛时间远小于减阻阳离子表面活性剂,这表明ODMAO水溶液的减阻并不像阳离子表面活性剂那样需要很强的粘弹性.