Toms-ilmiön vaikutuksen mallinnus turbulenssivirtauksessa

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli laatia putkivirtaukselle laskentamalli, joka huomioi turbulenssin vaimentamiseen käytetyn lisäaineen vaikutuksen.

Kirjallisuusosassa käsitellään turbulenssiin ja putkiston painehäviön laskentaan liittyviä asioita. Lisäksi käydään läpi virtausvastusta alentavien aineiden (DRA-aineiden) ominaisuuksia, vaikutusmekanismia ja niiden vaikutusta virtausominaisuuksiin sekä laskentamalleihin.

Kokeellisessa osassa laadittiin kaksi Excel-pohjaista laskentamallia, joilla huomioitiin lisäaineen vaikutus putkiston virtausmäärien parantumiseen ja painehäviöihin. Malli I laskee ensin virtausvastuksen alenemisen (DR-efektin) annetuista lähtötiedoista. DR-efektien perusteella saadaan laskettua putkiston painehäviötiedot. Malli II laskee ensin virtausvastuskertoimet ilman DRA-ainetta ja DRA-aineen kanssa. Tämän jälkeen malli II laskee DR-efektin. Mallien vaatimat lähtötiedot koostuvat virtausmääristä, fluidin ominaisuuksista, polymeerin ominaisuuksista, lisäaineen annostelutiedoista ja putkiston tiedoista.

The objective of this master's thesis was to create a pipeflow model in view of the damping of turbulence with additives.

The literature part deals with the turbulence and the calculation of pressure drops in pipes. The literature part is also focused on the properties and mechanism of drag reducing agents (DRA). Also their effects on the flow conditions and calculation models are explained.

In the experimental part two models for the pipeflow were created. The models, which are Excel-based, take into account the effects of the DRA on the flow improvement and pressure drops. Model I calculates first drag reduction (DR-effect) from input data. Model II calculates first friction factor without DRA and with DRA and then DR-effect. Input data required for the models consists of the information of the flow rates, the properties of the fluid and polymer. Also additive concentration and pipeline information is needed.