[发明专利]自动获取最高减阻率的表面活性剂减阻管道

说明书

技术领域

本发明属于流体管道输送中的流动减阻技术领域，涉及一种自动获取最高减阻率的表面活性剂减阻管道，属于表面活性剂添加剂湍流流动管道减阻节能技术，特别适用于表面活性剂减阻流动减阻性能的改善和控制。

背景技术

节能减排是目前人类社会关注的主要问题之一。随着学术界对表面活性剂添加剂减阻技术研究的日趋深入，表面活性剂湍流减阻技术得到广泛的应用，其中用该方法降低液体(如石油)长距离管道输送系统泵的功耗，被认为是最有前途的应用之一。

目前的研究表明(如Huang CH,Liu DJ,Wei JJ.Chem.Eng.Sci.,2016,152:267-279)，影响表面活性剂管道流动减阻最高减阻率的因素有表面活性剂的浓度、流体温度和流动雷诺数等。特别是当不考虑输送流体温度变化时，最高减阻率与表面活性剂的浓度和流动雷诺数密切相关。当表面活性剂的浓度较低时，对应最高减阻率的雷诺数(即临界减阻雷诺数)较低；当表面活性剂的浓度较高时，对应最高减阻率的雷诺数较高。作为一个事实，输送液体的速度不可能是固定不变的，其总是随着外界条件的改变而改变，输送速度的改变必然会引起输送流体雷诺数的变化，最终会引起减阻率偏离最佳减阻率，出现减阻率减小、甚至消失的现象。

为了应对流动工况(即流动雷诺数)的变化和减少表面活性剂的使用量、避免不必要的浪费，以及取得最佳节能效果，必须设法取得不同雷诺数下的最佳减阻率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了应对流动工况(即流动雷诺数)的变化和减少表面活性剂的使用量、避免不必要的浪费，以及取得最佳节能效果，本发明提供一种自动获取最高减阻率的表面活性剂减阻管道，以便改善表面活性剂减阻溶液的减阻性能，提高表面活性剂的有效利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动获取最高减阻率的表面活性剂减阻管道，包括流动管道和表面活性剂注射装置；所述流动管道包括流动管道管体、表面活性剂溶液分配槽环和管道接管，所述表面活性剂溶液分配槽环环设在流动管道管体外的偏下游位置处，所述表面活性剂溶液分配槽环对应的流动管道管体上沿环向均匀开设有表面活性剂溶液注射孔，所述管道接管焊接在表面活性剂溶液分配槽环上，且所述管道接管上配置有管道调节阀和单向阀；所述表面活性剂注射装置包括用于盛放表面活性剂溶液的弹性袋子、用于固定弹性袋子的固定容器和用于传递推动力的弹性膜片，所述固定容器包括下部分和上部分，所述固定容器的下部分焊接有排净接管，所述弹性袋子上连接有用于补给表面活性剂溶液的补液接管，所述补液接管伸出至所述固定容器外，所述弹性袋子底部接有袋子接管，所述袋子接管上配置有袋子调节阀；所述弹性袋子设置在固定容器的下部分内，所述弹性膜片设置在固定容器内且位于弹性袋子上方；所述固定容器的下部分和上部分分别焊接有下容器管接头和上容器管接头，所述下容器管接头位于弹性膜片与弹性袋子之间的位置，所述上容器管接头位于弹性膜片上方的位置，所述上容器管接头通过上游管线与所述流动管道管体的上游位置处连通，所述下容器管接头通过静压平衡用管线与所述流动管道管体的靠近表面活性剂溶液分配槽环的位置处连通。

所述固定容器的下部分的容积远大于上部分的容积，固定容器的上部分和下部分由所述弹性膜片隔开。

所述流动管道还包括管道管接头，所述管道管接头分别焊接在上游位置处和靠近表面活性剂溶液分配槽环位置处。

所述流动管道还包括焊接在管道两端的管法兰。

所述固定容器的下部分和上部分均设有容器法兰，所述下部分与上部分通过容器法兰相互固定。

所述静压平衡用管线和上游管线采用橡胶或PVC材料管子。

所述弹性膜片为橡胶板。

本发明是基于流体连续流动、静压平衡原理而发明的。被输送液体之所以能够在管道内快速的流动是因为外界机械(如泵)提供了足够高的驱动力(即压力降)来克服管道内部摩擦阻力的影响，位于输送管道上游流体的压力总是高于下游流体的压力这样形成压力降，将被输送的流体向前推进。

采用具有超强弹性的袋子(类似气球)来盛放表面活性剂溶液、并将其与输送流体管道的下游相接，而弹性袋子的外部同时被下游流体和上游流体包围和挤压。下游流体的作用是保持弹性袋子内表面活性剂溶液的压力与管道注入口处流体的静压平衡。因上游流体的压力高于下游流体的压力，所以上游流体可以作为一种推动力对表面活性剂袋子进行挤压，将表面活性剂溶液给予挤压并注射到输送流体管道内部、实现减阻。