Противотурбулентная присадка обеспечивает ламинарный режим течения топли­ва при перекачке по трубопроводу. При определенных значе­ниях плотности жидкости, скорости движения потока и харак­теристиках трубопровода спокойное ламинарное течение пере­ходит в турбулентное, обусловленное пульсациями давления в пристеночной области. Это создает дополнительное сопроти­вление, доля которого в случае маловязких жидкостей доходит до 80% от общего гидравлического сопротивления. Соответ­ственно возрастают затраты энергии на перекачку.

Характеристикой потока жидкости в трубопроводе служит критерий Рейнольдса Re, который рассчитывается по формуле, учитывающей плотность жид­кости d, ее вязкость v, скорость движения потока Vw диаметр трубопровода D:

Re = dVD/v.

Чем больше значение Re, тем режим течения ближе к турбулентному. Переход от ламинарного течения к турбуленгному происходит при Re, близком к 2500.

Противотурбулентная присадка: история появления

Впервые противотурбулентная присадка была использована в 1979 г. при перекачке нефти по трансаляскинскому нефте­проводу. Присадка вводилась в поток жидкости на насосных станциях и при дозировке около 0,001% вдвое снижала потери напора на участке 48 км [131].

Принцип действия

Противотурбулентная присадка пред­ставляет собой линейные полимеры с высокой молекулярной массой — сотни тысяч и миллионы а.е.м. Длинные нитевидные молекулы располагаются вдоль движения жидкости и сглажи­вают пульсации давления. В общем случае чем выше молеку­лярная масса полимера, тем эффективнее присадка.

Эффективные концентрации присадок строго ограничены в пределах 0,001-0,01%. Это объясняется влиянием концентра­ции на состояние молекул полимера в растворе. При слишком малых концентрациях молекулы находятся в растворе в виде изо­лированных глобул; при слишком больших — наблюдаются межмолекулярные взаимодействия, мешающие работе присадки.

Ассортимент противотурбулентных присадок

В России к применению допущена присадка NECADD-547. NECADD-547 (NESTE OY, Финляндия) разрешено вводить в топливо в концентрации до 0,008%. В апреле 1998 г. на участке магистрального нефтепродукта в Беларуси (г. Сенно) была проведена экспериментальная перекачка дизельного топ­лива JI-0,2-62 с присадкой NECADD-547. Было установлено, что введение присадки в количестве 38,5 г/т топлива увеличи­вает пропускную способность трубопровода на 21,5%. Действие присадки сохранялось на расстоянии 311 км, после чего требо­валась подпитка ею топлива. При увеличении расхода присадки до 63,2 г/т расчетная пропускная способность трубопровода увеличивалась на 38,4%.

Полибутадиен и полиизопрен исследовались в 1980-е годы в России в качестве опытных образцов присадок [132]. Было установлено, что на эффективность присадок влияют молеку­лярная масса полимера, его структура и скорость течения нефте­продукта. На рис. 77 представлено влияние характеристик полибу­тадиена и числа Рейнольдса на эффективность присадки.

Приемистость топлив к присадкам зависит от растворяющей способности топлив: чем она выше, тем меньше эффективные концентрации.

Ограничения и недостатки противотурбулентных присадок

Противотурбулентная присадка исследована недостаточно хорошо. Поэтому их недостатки не выявлены. Отмечено, что присадки на основе полибутадиена и полиизопрена в рабочих концентрациях не влияют на коэффи­циент фильтруемости, кинематическую вязкость топлив и на содержание в них фактических смол [130]. Неудобством прак­тического применения является то, что высокомолекулярные полимеры трудно растворимы и вводятся в топливо в виде очень разбавленного концентрата — около 3%, для приготовле­ния которого требуется от 20 до 40 ч.

При исследовании присадки NECADD-547 (РГУ Нефти и газа) было обнаружено, что ее введение увеличивает коэффи­циент фильтруемости Кф дизельного топлива через фильтры из бумаги БФДТ*. Однако, как утверждают разработчики, при

При использовании бумаги БТ5П коэффициент фильтруемости не изме­няется.

прохождении через насос глобулы присадки разбиваются (вытягиваются?), и значение Кф восстанавливается. Это было подтверждено эксплуатационными испытаниями. Установлено также, что присадка частично разрушается при прохождении топлива через клапана, байпасы, насосы и другие сопротивле­ния. Поэтому требуется регулярная подпитка присадкой на станциях перекачки.