بررسي اثر سورفكتانت بر تغييرات الگوي جريان و افت فشار در جريان‌ دوفازي ميعانات گازي و هوا درون رايزر

an experimental investigation into the effect of surfactant on pressure gradient and flow regime in two phase flow in a riser

جريان¬هاي چند فازي يك پديده¬ي رايج هستند كه در بسياري از فرآيند¬هاي صنعتي از قبيل تقطير، توليد نفت و انتقال سيالات مشاهده مي¬شود. برهم¬كنش فازهاي مختلف به شدت بر روي افت فشار، ماندگي و پايداري سيستم تاثيرگذار است و باعث افزايش هزينه¬ي عملياتي و كاهش دبي توليد مي¬شود. براي غلبه بر اين مشكل، عناصر كاهش دراگ (DRA) از سال 1949 مورد مطالعه قرار گرفت. پليمر DRA ها به دليل كم بودن مقدارمورد نياز، كاهنده¬هاي دراگ بسيار خوبي هستند. اگرچه در سيستم¬هاي گردشي، پليمرها به واسطه¬ي تاثيرات حرارتي و مكانيكي ممكن است كه تضعيف شوند و بازدهي خود را به سرعت از دست دهند. براي غلبه بر مشكل تضعيف شدن، از سورفكتانت DRA استفاده مي¬شود. با افزودن سورفكتانت به آب، برهم¬كنش بين مولكول¬هاي آب روي سطح مي¬تواند توسط دم¬هاي آبگريز مختل شود و در نتيجه باعث كاهش كشش سطحي مي¬شود. اين پديده مي¬تواند باعث تغيير رژيم جريان در جريان چند فازي شود، بنابراين باعث كاهش افت فشار مي-شود. در اين پژوهش افت فشار در لوله¬هاي عمودي براي حالت¬هاي جرياني تك فازي و دو فازي مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، بررسي اثر سورفكتانتها بر افت فشار و الگوي جريان دوفازي است كه افت فشار براي جريان‌هاي تك فازي آب و جريان دوفازي آب- هوا قبل و بعد از تزريق سورفكتانت‌هاي SDS و Triton X-100 اندازه گيري شده است. پس از انجام آزمايشات اين نتيجه حاصل گرديد كه اضافه كردن سورفكتانت روي ويژگي هاي جريان دو فازي عمودي تأثير قابل توجهي دارد.

Multi-phase flows are common phenomena that can be seen in different industrial processes such as distillation, oil production, and fluid transfer. Interaction of different phases can strongly influence system stability, entrainment, and pressure drop, and can increase the operational costs and decrease the flow rate. Drag reduction agents (DRA) have been studied since 1949 in order to overcome this problem. DRA polymers have proved to be very good drag reducers, given that only small amounts of them is required. Although in recirculating systems, polymers might be degraded quickly because of mechanical and thermal effects, losing their efficiency. Therefore, DRA surfactants are used to safeguard against degradation. Through adding surfactants to water, the interaction of water molecules on the water surface will be disrupted by hydrophobic tails, which will reduce the surface tension. This phenomenon can change the flow regime in multi-phase flows, leading to a pressure drop. The present study examined the pressure drop in vertical pipes for single-phase and two-phase flow conditions. The pressure drop was calculated for water and natural-gas condensate in the single-phase state. In the two-phase state, pressure and flow regime was examined for two systems, namely natural-gas condensate-air and water-air systems, in two condition of with or without surfactant injection. The pressure drop of single-phase and two-phase flows were measured before and after the injection of Triton X-100 and SDS surfactants. The results of the analyses indicate that adding surfactants can have significant influence on the properties of vertical two-phase flows.