【摘 要】
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高聚物减阻是一种重要的节能方式,由于减阻效果显著、对环境友好等特点被广泛应用于石油开采运输、暖通空调以及医学工程等领域。目前对单一高聚物溶液的减阻特性和剪切特性的相关研究已较为普遍和透彻,但是对两种及以上高聚物混合溶液减阻效果的研究工作并不常见。系统地研究高聚物混合溶液的浓度和雷诺数等因素对流动减阻的影响对于深入理解湍流减阻机理,拓展减阻剂的应用范围具有重要的理论和应用价值。黄原胶（XG）的相对分
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高聚物减阻是一种重要的节能方式,由于减阻效果显著、对环境友好等特点被广泛应用于石油开采运输、暖通空调以及医学工程等领域。目前对单一高聚物溶液的减阻特性和剪切特性的相关研究已较为普遍和透彻,但是对两种及以上高聚物混合溶液减阻效果的研究工作并不常见。系统地研究高聚物混合溶液的浓度和雷诺数等因素对流动减阻的影响对于深入理解湍流减阻机理,拓展减阻剂的应用范围具有重要的理论和应用价值。黄原胶（XG）的相对分子量较大且分子链具有长直链的特点,具有较好的耐温抗盐性,是一种很好的减阻剂。聚丙烯酰胺（PAM）因成本较低,溶解速度快,减阻效果好等优点成为一种应用广泛的减阻剂。本文通过对高聚物湍流减阻实验装置的升级优化,对黄原胶/聚丙烯酰胺在不同浓度和雷诺数条件下的水溶液和盐溶液的减阻特性和剪切特性进行实验研究和分析,主要结论如下:黄原胶/聚丙烯酰胺（XG/PAM）溶液的减阻特性:（1）黄原胶/聚丙烯酰胺溶液在雷诺数小于3′10~4～3.5′10~4范围内减阻率随雷诺数的增大而增大,达到最佳减阻效果,当雷诺数超过该范围后,减阻率基本不再随雷诺数的变化而变化;（2）黄原胶/聚丙烯酰胺溶液减阻效果随黄原胶浓度的增大而增强,当浓度超过饱和浓度（500 ppm黄原胶）后,黄原胶浓度继续增大后减阻效果也不会显著提高;（3）黄原胶/聚丙烯酰胺溶液具有与黄原胶溶液同样的从低雷诺数下A型减阻到高雷诺数下B型减阻的转换特征;（4）温度对黄原胶/聚丙烯酰胺溶液减阻效果的影响主要体现在低雷诺数范围,温度升高使溶液减阻起始提前出现。黄原胶/聚丙烯酰胺/NaCl（XG/PAM/NaCl）溶液的减阻特性:（1）添加Na Cl会使黄原胶/聚丙烯酰胺溶液的减阻起始提前;（2）Na Cl在低雷诺数（1.5′10~4～2.3′10~4）对黄原胶/聚丙烯酰胺溶液减阻具有促进作用,高雷诺数下有抑制作用;（3）添加Na Cl引起较高浓度（200～600 ppm黄原胶）的黄原胶/聚丙烯酰胺溶液减阻效果下降,但低浓度（100 ppm黄原胶）黄原胶/聚丙烯酰胺溶液却略有提升;（4）Na Cl的加入不会改变管内高聚物溶液的湍流流动本质,黄原胶/聚丙烯酰胺/Na Cl溶液同样具有减阻类型转换特征。黄原胶/聚丙烯酰胺（XG/PAM）和黄原胶/聚丙烯酰胺/Na Cl（XG/PAM/Na Cl）溶液的剪切特性:（1）剪切过程中,黄原胶/聚丙烯酰胺溶液中黄原胶浓度越大,剪切稳定性越好;（2）添加Na Cl可以增强黄原胶/聚丙烯酰胺溶液的剪切稳定性;（3）相同浓度的混合溶液中聚丙烯酰胺比例越大,溶液的剪切稳定性越差;（4）经过长时间剪切后,黄原胶/聚丙烯酰胺和黄原胶/聚丙烯酰胺/Na Cl溶液的减阻效果逐渐降低,但仍保持较高的减阻率,说明黄原胶/聚丙烯酰胺和黄原胶/聚丙烯酰胺/Na Cl溶液具有较好的抗剪切性,循环系统中合理使用高聚物仍可以保持很好的减阻效果。
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