[發明專利]一種湍流減阻劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201711323912.2
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108006438B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 李恩田;王豐海;黃麒燕;張建偉;王樹立;趙會軍;周詩崠
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F17D1/17
• 分類號: F17D1/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于管道領域的湍流減阻技術，特別涉及一種湍流減阻劑及其制備方法：將十二烷基硫酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉充分分散于水中，再加入穩定劑并充分攪拌。

技術領域

本發明屬于管道領域的湍流減阻技術，特別涉及一種湍流減阻劑及其制備方法。

背景技術

如今隨著世界能耗的不斷增加，能源問題一直是比較棘手的問題，特別像我國人口眾多的國家，人均資源占有量遠低于世界的平均水平，且對于能源的需求更加巨大，所以節約能源對于中國來說乃至于對于全世界來說是相當重要的大事。能源的消耗主要發生在能源交通運輸過程中，且表面摩擦占很大的比例，而在長距離的管道運輸過程中，泵站的動力幾乎全部用于克服表面摩擦力，由于表面摩擦阻力的存在，會將油氣由層流狀態轉變為湍流狀態，由于湍流的存在會所以湍流減阻對長距離的管道輸油具有重要的意義，已引起了廣泛的重視。

湍流減阻對提高能源的利用率、保護生態壞境等都有重要的意義。近年來國際學術界對湍流減阻的基礎和運用研究十分重視，每年都要召開有關于湍流減阻的學術會議，湍流減阻已經發展成為當今流體力學及流體工程界的一個熱門學科。添加劑湍流減阻技術作為湍流減阻重要的一個分支，是指在管道中的流體湍流流動中加入微量的添加劑，從而使湍流摩擦阻力顯著降低的流體輸送技術，與其他湍流減阻技術相比，其特點是湍流減阻效果最為明顯，也是最為廉價且容易操作。

發明內容

本發明提供了一種湍流減阻劑，包括十二烷基硫酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，

還可以包括穩定劑水楊酸鈉，

表面活性劑在湍流流體流動中產生減阻效應的因素是內部生成微觀結構，即所謂的剪切誘導結構，這是由于表面活性劑溶于水后，在穩定劑的幫助下，其小分子會形成棒狀微觀結構，在適度切應力作用下又會形成網狀微觀結構，該網狀微觀結構能夠產生一種稱之為“粘彈性”的流變學物性，表現出特殊的非牛頓流體性質，該類流體也被稱為粘彈性流體，也正是由于溶液流動內部產生了粘彈性，繼而與湍流之間發生作用，產生湍流減阻功效，但溶液流動內部的網狀微觀結構也會基于強剪切作用被解離、破壞，

本專利將三種表面活性劑復配在一起作為減阻劑，在聚合物減阻領域是比較罕見的，除了能夠擴大減阻范圍(如溫度范圍、速度范圍、雷諾數范圍等)外，其混合減阻溶液所形成的膠束溶液表現出明顯的抗剪切稀釋的能力，其臨界剪切應力比三種表面活性劑各自形成的減阻液的臨界剪切應力都要大，所形成的減阻溶液比單一的表面活性劑減阻溶液的最大臨界剪切應力增強45％，在外界剪切作用超過三種表面活性劑中最大的剪切應力時，仍可以保持不錯的減阻效果；最大減阻率比單一表面活性劑作用時的最大減阻率提高20％的減阻效果，

穩定劑水楊酸鈉可以促進表面活性劑膠束體系的生長，生成蠕蟲狀膠束，而這樣的蠕蟲狀膠束結構很容易在剪切力的作用下形成剪切誘導結構，剪切誘導結構可以減少流體中湍流的發生，從而減小湍流切應力，抑制表面活性劑膠束被剪切破壞提高其穩定性；另外羥基連接鏈之間存在氫鍵作用促進表面活性劑端基的親水性，促進反離子解離，增大了膠束表面的電荷密度更加強烈結合水楊酸根反離子，減小了端基間的靜電斥力，反過來增強了分子間氫鍵，導致表面活性劑抗剪切能力增強而提高其剪切能力，

相比于水楊酸鈉對單獨每一種表面活性劑的穩定效果而言，本方案中需要加入的水楊酸鈉量更少了，加入更少量就能達到穩定的效果，這樣配制成的減阻液毒性減弱，且節省了原料，

按照重量份數計算，十二烷基硫酸鈉15～50份、二辛基琥珀酸磺酸鈉15～50份、十二烷基苯磺酸鈉15～50份，水楊酸鈉2～3×10^-3份。

本發明還提供了一種上述湍流減阻劑的制備方法：

將十二烷基硫酸鈉、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉充分分散于水中，再加入穩定劑并充分攪拌。