表面活性剂减阻技术在暖通空调的应用.pdf

1、书书书?基金项目?山东省专业学位研究生教学案例库项目?山东省研究生优质课程建设项目?第一作者简介?孙国梁?男?硕士生?研究方向为管道流动湍流减阻?通信作者简介?张浩?男?教授?博士?研究方向为流动减阻机理及技术?非牛顿幂律流体边界层?复杂体系流动换热等?收稿日期?修回日期?表面活性剂减阻技术综述及在暖通空调的应用孙国梁?张?浩?玄克勇?李炳炘?山东建筑大学 热能工程学院?山东 济南?山东省绿色建筑协同创新中心?山东 济南?山东林李建筑设计有限公司?山东 济南?摘?要?对表面活性剂减阻机理?表面活性剂溶液流变特性?表面活性剂减阻效果的影响因素以及表面活性剂在暖通空调的应用进行分析?相对于高分子聚

2、合物减阻?表面活性剂减阻在拥有良好减阻效果的同时?具备很好的抗剪切性能?既适用于循环式流体输送系统?又适用于非循环式流体输送系统?研究方向包括?表面活性剂减阻过程中的微观结构以及流变特性还需要进一步研究?以更好实现与其他减阻方法协同减阻?合理有效地运用?调节表面活性剂减阻效果影响因素?使减阻溶液持续高效发挥作用?开发适用于低温?高温工况的无腐蚀性的新型表面活性剂?表面活性剂在使用后的无害化处理?关键词?表面活性剂?减阻?流变特性中图分类号?文献标志码?文章编号?概述?世纪末?人们观察到?与不掺杂泥沙的河水相比?掺杂泥沙的河水流动速度更快?这是减阻现象最早出现的形态?在对船舶的储水箱进行充放水实

3、验时发现?含有水藻的水在管道中流动时阻力更小?当时认为可能是水藻在水中会分泌某种具有减阻作用的高分子物质?使流动阻力变小?这在当时也仅是一种推测?有待进一步验证?直到?年?通过在氯苯溶液中加入少量聚甲基丙烯酸甲酯?的流动实验?证实了高分子聚合物具有减阻作用?相比于不添加?时流动阻力降低约?因为是?发现的?人们就将这种减阻现象命名为?效应?此后有关湍流流动减阻的研究广泛开展起来?添加剂湍流减阻是多数湍流减阻方法中的一种?指将高分子聚合物或表面活性剂作为减阻剂?少量加入目标溶液中?可大幅度降低流动阻力的方法?不仅添加剂用量小?而且减阻效率高?因此成本较低?还可应用于很多领域?像石油开采和输运?区域

4、供热系统输配管网?抽水灌溉等?世纪?年代?在横贯阿拉斯加的原油输送管道系统中?添加了由美国某公司生产的?减阻剂?实现了减阻增输?降低能耗的效果?经济效益显著?世纪?年代中期?丹麦和德国将减阻剂添加到区域供热系统中?对减阻剂在区域供热系统中的减阻效果和供热系统运行情况进行了试验研究?结果表明?添加减阻剂后?供热系统获得了节能和环保效果?系统整体运行良好?此外?有研究者对表面活性剂溶液的减阻性能进行了研究?发现对于十六烷基三甲基氯化铵?水杨酸钠?水溶液?当含有少量?时?就可获得?的减阻效果?近年来?随着我国城市集中供热与空调系统的快速?第?卷?第?期?年?月煤 气 与 热 力?发展?其能耗占比也越

5、来越高?且水泵能耗占比是主要组成之一?因此?将添加剂湍流减阻技术合理并高效地应用到集中供热与空调系统中?减小系统流动阻力?可降水泵能耗?达到节约能源以及保护环境的目的?高分子聚合物和表面活性剂虽然都能作为减阻剂?但二者应用范围不同?高分子聚合物的抗剪切性能较差?加之易受温度影响?易降解?且降解是永久性的?因此主要应用于非循环的一次输运系统?而表面活性剂在具有高效减阻作用的同时?其抗剪切性能也较强?在强剪切作用下?其发挥减阻作用的胶束结构只是暂时断裂?当强剪切作用变小或消失后?断裂的胶束结构又可以恢复?依然具有良好的减阻效果?因此?表面活性剂在高剪切应力场所以及闭式循环系统中的应用有着极大的优势

6、?且应用前景更加广泛?本文对表面活性剂减阻机理?表面活性剂溶液流变特性?表面活性剂减阻效果影响因素以及表面活性剂在暖通空调的应用进行介绍?无特别指出时?文中的含量指表面活性剂的质量分数?表面活性剂减阻机理临界胶束浓度?是表面活性剂分子在溶剂中相互交联聚合?能自组织形成胶束?的最低浓度?每一种表面活性剂都有各自的临界胶束浓度?体现了表面活性剂在水中的表面活性?随之引申出?两个概念?表面活性剂分子开始相互交联聚集?形成球状胶束结构时的浓度?随着浓度增大?胶束之间也相互交联聚集?胶束结构由球状开始向棒状转变时的浓度?根据?可将表面活性剂溶液分为稀溶液?浓溶液?溶液浓度小于?的为表面活性剂稀溶液?溶液浓度大于?的为表面活性剂浓溶液?加入伴随盐?如?可以降低?即促进棒状胶束形成?且稀溶液与浓溶液条件下形成的胶束结构稍有不同?静态下的表面活性剂稀溶液?球状胶束无法自主转变为棒状胶束?需要一定的剪切应力?促进棒状胶束的形成?当进一步增大剪切应力的作用?棒状胶束继续形成胶束有序结构?而对于表面活性剂浓溶液?静态下?溶液中已经形成棒状胶束?且棒状胶束自由旋转?形成无序空间网状结构?在一定剪切应力作用下?