دوره 4، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1402 )
جلد 4 شماره 1 صفحات 66-56 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hassani Z, Pouranfard A, Karimi H. (2023). Laboratory study of drag reduction and heat transfer improvement in vertical pipe using crude oil/nanosilica/Polyisobutylene polynanofluids. jste. 4(1), : 6
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jste/article-1-118-fa.html
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jste/article-1-118-fa.html
حسنی زهرا، پوران فرد عبدالرسول، کریمی هجیر. بررسی آزمایشگاهی کاهش درگ و بهبود انتقال حرارت در لوله عمودی با استفاده از پلی نانوسیالات نفت خام/نانو سیلیس/پلی ایزوبوتیلن نشریه مباحث برگزیده در انرِژی 1402; 4 (1) :66-56
گروه مهندسی شیمی، دانشگاه یاسوج ، r.pouranfard@yu.ac.ir
چکیده: (74 مشاهده)
در این مطالعه، تأثیر افزودن پلی‌ایزوبوتیلن (PIB) به عنوان عامل کاهنده درگ (DRA) و نانوذرات سیلیس (nanoSiO2) به عنوان افزاینده انتقال حرارت به نفت خام، به صورت جداگانه و همچنین افزودن همزمان این مواد به نفت خام به عنوان پلی‌نانوسیالات (PNFs) در یک خط لوله عمودی و تحت شرایط شار انتقال حرارت ثابت مورد بررسی قرار می‌گیرد. استفاده از کاهنده‌های درگ یکی از مهم‌ترین و ساده‌ترین روش‌ها برای غلبه بر برخی از اتلاف‌های انرژی در جابجایی سیالات است. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر محلول PIB و نانوسیال نفت خام/سیلیس، به صورت جداگانه و همچنین، تأثیر افزودن همزمان این دو ماده به نفت خام، که پلی نانوسیال نامیده می شود، بر انتقال حرارت و کاهش درگ در یک لوله عمودی است. برای تهیه PNFs، محلول‌های مبتنی بر پلیمر با غلظت‌های 10-30 پی‌پی‌ام آماده می‌شوند. سپس، نانوسیلیس با غلظت‌های 1/0-5/0 درصد به سیال پایه اضافه شده است. آزمایش‌ها در بازه رینولدز 5800-8700 و در دمای 25 درجه سانتیگراد انجام شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش عدد رینولدز، دما و غلظت، عدد ناسلت و نرخ انتقال حرارت در نانوسیالات مورد مطالعه با غلظت نانوذرات افزایش یافته است. در حالی که غلظت PIB منجر به کاهش خواص حرارتی و بهبود خواص سایشی PNFs آماده شده می‌شود. این پدیده می‌تواند به تشکیل لایه پلیمری حول نانوذرات سیلیس نسبت داده شود.
شماره‌ی مقاله: 6
واژه‌های کلیدی: انتقال حرارت، جریان عمودی رو به بالا، کاهش درگ، نفت خام، پلی نانوسیال نفت خام/نانو سیلیس/PIB
فهرست منابع
1. Alizad, K., K. Vafai, and M. Shafahi, Thermal performance and operational attributes of the startup characteristics of flat-shaped heat pipes using nanofluids. International Journal of heat and mass transfer, 2012. 55(1-3): p. 140-155. [DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.08.050]
2. Chen, H., et al., Heat transfer and flow behaviour of aqueous suspensions of titanate nanotubes (nanofluids). Powder technology, 2008. 183(1): p. 63-72. [DOI:10.1016/j.powtec.2007.11.014]
3. Faraj, F.H., SILICA POWDER AS DRAG REDUCING AGENT IN GASOIL FLOWING IN PIPELINES SYSTEM.
4. Yang, S.-Q., Drag reduction in turbulent flow with polymer additives. Journal of Fluids Engineering, 2009. 131(5). [DOI:10.1115/1.3111255]
5. Sharma, A.K., A.K. Tiwari, and A.R. Dixit, Rheological behaviour of nanofluids: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016. 53: p. 779-791. [DOI:10.1016/j.rser.2015.09.033]
6. Moser, R.D., J. Kim, and N.N. Mansour, Direct numerical simulation of turbulent channel flow up to Re τ= 590. Physics of fluids, 1999. 11(4): p. 943-945. [DOI:10.1063/1.869966]
7. Peyghambarzadeh, S., et al., Experimental study of the effect of drag reducing agent on pressure drop and thermal efficiency of an air cooler. Heat and Mass Transfer, 2016. 52: p. 63-72. [DOI:10.1007/s00231-015-1650-z]
8. Raei, B., F. Shahraki, and S. Peyghambarzadeh, Experimental study of the effect of drag reducing agent on heat transfer and pressure drop characteristics. Experimental Heat Transfer, 2018. 31(1): p. 68-84. [DOI:10.1080/08916152.2017.1353557]
9. Maltsev, L., A. Malyuga, and B. Novikov, About possible mechanisms of influence of gas bubbles on characteristics of turbulent boundary layer. Thermophysics and Aeromechanics, 2006. 13(3): p. 387-392. [DOI:10.1134/S0869864306030085]
10. Yang, S.-Q. and D. Ding, Drag reduction induced by polymer in turbulent pipe flows. Chemical Engineering Science, 2013. 102: p. 200-208. [DOI:10.1016/j.ces.2013.07.048]
11. Jubran, B., Y. Zurigat, and M. Goosen, Drag reducing agents in multiphase flow pipelines: Recent trends and future needs. Petroleum science and technology, 2005. 23(11-12): p. 1403-1424. [DOI:10.1081/LFT-200038223]
12. Drzazga, M., et al., Influence of nonionic surfactant addition on drag reduction of water based nanofluid in a small diameter pipe. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2013. 21(1): p. 104-108. [DOI:10.1016/S1004-9541(13)60447-4]
13. White, C.M. and M.G. Mungal, Mechanics and prediction of turbulent drag reduction with polymer additives. Annu. Rev. Fluid Mech., 2008. 40: p. 235-256. [DOI:10.1146/annurev.fluid.40.111406.102156]
14. Chapman, B.G., Study of drag reduction by zwitterionic and non-ionic surfactants in low temperature ethylene glycol/water recirculation systems. 2005, The Ohio State University.
15. Pouranfard, A., D. Mowla, and F. Esmaeilzadeh, An experimental study of drag reduction by nanofluids through horizontal pipe turbulent flow of a Newtonian liquid. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2014. 20(2): p. 633-637. [DOI:10.1016/j.jiec.2013.05.026]
16. Pouranfard, A., D. Mowla, and F. Esmaeilzadeh, An experimental study of drag reduction by nanofluids in slug two-phase flow of air and water through horizontal pipes. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2015. 23(3): p. 471-475. [DOI:10.1016/j.cjche.2014.11.023]
17. Edomwonyi-Otu, L.C., M. Chinaud, and P. Angeli, Effect of drag reducing polymer on horizontal liquid-liquid flows. Experimental Thermal and Fluid Science, 2015. 64: p. 164-174. [DOI:10.1016/j.expthermflusci.2015.02.018]
18. Sun, J., et al., Experimental study on drag reduction of aqueous foam on heavy oil flow boundary layer in an upward vertical pipe. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2016. 146: p. 409-417. [DOI:10.1016/j.petrol.2016.06.011]
19. Hamidi, M.J., H. Karimi, and M. Boostani, Flow patterns and heat transfer of oil-water two-phase upward flow in vertical pipe. International Journal of Thermal Sciences, 2018. 127: p. 173-180. [DOI:10.1016/j.ijthermalsci.2018.01.020]
20. Paryani, S. and A. Ramazani SA, Investigation of the combination of TiO2 nanoparticles and drag reducer polymer effects on the heat transfer and drag characteristics of nanofluids. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2018. 96(6): p. 1430-1440. [DOI:10.1002/cjce.23121]
21. Liu, D., Q. Wang, and J. Wei, Experimental study on drag reduction performance of mixed polymer and surfactant solutions. Chemical Engineering Research and Design, 2018. 132: p. 460-469. [DOI:10.1016/j.cherd.2018.01.047]
22. Nesyn, G.V., et al., Drag reduction in transportation of hydrocarbon liquids: From fundamentals to engineering applications. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2018. 161: p. 715-725. [DOI:10.1016/j.petrol.2017.10.092]
23. Gillissen, J., Polymer flexibility and turbulent drag reduction. Physical Review E, 2008. 78(4): p. 046311. [DOI:10.1103/PhysRevE.78.046311]
24. Mowla, D. and A. Naderi, Experimental study of drag reduction by a polymeric additive in slug two-phase flow of crude oil and air in horizontal pipes. Chemical Engineering Science, 2006. 61(5): p. 1549-1554. [DOI:10.1016/j.ces.2005.09.006]
25. Alsurakji, I., et al., Study of oil‐soluble and water‐soluble drag reducing polymers in multiphase flows. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 2018. 96(4): p. 1012-1028. [DOI:10.1002/cjce.23049]
26. Azmi, W., et al., Experimental determination of turbulent forced convection heat transfer and friction factor with SiO2 nanofluid. Experimental Thermal and Fluid Science, 2013. 51: p. 103-111. [DOI:10.1016/j.expthermflusci.2013.07.006]
27. Ferrouillat, S., et al., Hydraulic and heat transfer study of SiO2/water nanofluids in horizontal tubes with imposed wall temperature boundary conditions. International journal of heat and fluid flow, 2011. 32(2): p. 424-439. [DOI:10.1016/j.ijheatfluidflow.2011.01.003]
28. Duangthongsuk, W. and S. Wongwises, Heat transfer enhancement and pressure drop characteristics of TiO2-water nanofluid in a double-tube counter flow heat exchanger. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2009. 52(7-8): p. 2059-2067. [DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.10.023]
29. Duangthongsuk, W. and S. Wongwises, An experimental study on the heat transfer performance and pressure drop of TiO2-water nanofluids flowing under a turbulent flow regime. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2010. 53(1-3): p. 334-344. [DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.09.024]
30. Hussein, A.A., Convective heat transfer and stability of oil-based nanofluid. Indian Journal of Science and Technology, 2016. 9(48). [DOI:10.17485/ijst/2016/v9i48/104434]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
