Reduction of Friction in Oil Pipelines by Polymer Additives

Ram, A.; Finkelstein, Ehud; Elata, C.

doi:10.1021/i260023a009

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“…The molecular weights listed above were calculated from intrinsic viscosities at zero rate of shear, using the equation [TJ]o = KM u with K = 1.25 X 10-2 and a = 0.78 for PEO in water [Bayley and Koleske (1976)J and with K = 6A6xlO-2 and a = 0.6 for PIB in kerosene [Ram et al (1967) J; in so doing it was accepted that [7]Jo has dimensions of mass per mass. Molecular weight determinations are more difficult with PAM than with PEO and PIB.…”

Section: B Materialsmentioning

confidence: 99%

Shear‐rate dependent viscosity of dilute polymer solutions

Kalashnikov

1994

Journal of Rheology

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SynopsisShear-thinning viscosities have been investigated for dilute solutions (c < c*) of high-molecular weight polymers, namely, poly(ethylene oxide) (PEO) and polyacrilamide in water and polyisobutylene in kerosene. Measurements have been performed using capillary viscometers and a Zimm-Crothers viscometer with rotors having angular velocities of different magnitude. Shear rate was varied within the range of 0.1-3000 s-I. This made it possible to obtain full curves of viscosity versus shear rate. Owing to a high measurement accuracy, significant data were obtained using concentrations as low as 5 ppm. For the PEO solutions, the shear-rate dependence of viscosity was investigated as a function of concentration and temperature of the solution as well as molecular weight of the dissolved polymer. The data were compared with theoretical predictions based on the idea of molecular dispersion of the polymer in the solution at low concentrations. Experimental results were found to deviate significantly from the theory and this is explained by supermolecular organization characteristics of the high-polymer solutions even at low concentrations. A parameter was introduced: the relative amplitude of the shear-thinning viscosity. This parameter is important for describing hydrodynamic behavior of the polymer solutions.

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Section: B Materialsmentioning

confidence: 99%

Shear‐rate dependent viscosity of dilute polymer solutions

Kalashnikov

1994

Journal of Rheology

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“…5,21 Já para solventes orgânicos, os polímeros mais estudados são poli-isobutileno (PIB) e poliestireno (PS). [24][25][26] As estruturas moleculares destes polímeros e de algumas outras substâncias que são capazes de produzir RAH estão apresentadas na Tabela 1.…”

Section: Agentes Redutores De Atrito Hidrodinâmicounclassified

Uma revisão sobre o efeito Toms: o fenômeno onde macromoléculas atenuam a turbulência em um líquido

Bizotto¹,

Alkschbirs²,

Sabadini³

2011

Quím. Nova

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A REVISION ON THE TOMS EFFECT -A PHENOMENON IN WHICH MACROMOLECULES ATTENUATE TURBULENCE IN LIQUIDS.It is very well known that the addition of polymers to a liquid increases the shear viscosity of the solution. In other words, the polymer increases the dissipation of the flow energy. Contrarily, in turbulent flow, some particular macromolecules in very low concentration are able to produce large attenuation in the turbulence and thus, decreasing the dissipation of the energy. This article present a brief revision about macroscopic and molecular models used to explain this dynamic effect. Some of the experimental techniques used to quantify the attenuation of the turbulence and the main active substances are also discussed.Keywords: drag reduction; polymer solutions; wormlike micelles. HISTÓRICOOs primeiros relatos sobre a redução de atrito hidrodinâmico (RAH) datam de 1906, descrevendo o comportamento anômalo do escoamento de pasta de papel.¹ Entretanto, em 1883, em testes para calibrar bombas, já se observava a ocorrência de flutuações de cerca de 10% na vazão de água de reservatórios através de tubos. Muitos anos mais tarde, estas variações foram atribuídas à presença de substâncias de natureza polimérica produzidas por algas.² Apesar do fenômeno da redução de atrito hidrodinâmico (RAH) não ser muito conhecido entre os químicos, sua descoberta (ou pelo menos sua demonstração sistemática) foi feita pelo químico britânico B. A. Toms, em 1948. Toms mostrou que uma solução diluída de poli(metil metacrilato) em monoclorobenzeno, sob certas condições de escoamento turbulento, oferecia menor resistência ao escoamento quando comparada ao solvente puro. O fenômeno passou então a ser conhecido como Efeito Toms, apesar da existência de outros termos como Efeito Texas (devido aos trabalhos sobre RAH desenvolvidos por pesquisadores do estado do Texas).³ Em 1960, foi observado que a goma guar era capaz de produzir RAH em soluções aquosas. 4 Surgiu então a primeira aplicação do fenômeno citada nas refs. 1 e 3: o uso de gomas em suspensões de areia em água para melhorar a fratura de poços de petróleo. Nos anos seguintes, um grande número de artigos e comunicações sobre RAH foi publicado em periódicos das mais diversas áreas do conhecimento, como matemática, física e engenharias, como indicado nas refs. 1 e 3. A multidisciplinaridade de áreas pode ser entendida, uma vez que o fenômeno envolve conceitos de turbulência e dinâmica de polímeros em solução.³ O FENÔMENOUma das mais emblemáticas evidências do efeito de RAH está mostrada na Figura 1, na qual os bombeiros de Nova York demonstram a potencialidade do Efeito Toms para lançar água em maiores distâncias.5 No ensaio, a mesma bomba impulsiona, através de duas mangueiras de mesmo comprimento e diâmetro, apenas água em uma delas, e água contendo 30 ppm de poli(óxido de etileno) em outra. Do ponto de vista físico-químico, esta imagem pode motivar reflexões sobre a razão para tamanha diferença de comportamento, causada pela ínfima quantidade do polímero dissolvido na água. Podese...

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“…Ram, Finkelstein, and Elata [107] have showed that addition of high molecular weight polyisobutylene greatly reduced the turbulent friction in the transportation of crude oil and kerosene. The recent successful tests of polymer injection into the Alaska pipeline to increase the throughput of Alaska crude [324,325] demonstrate the pragmatic use of the drag reduction phenomenon.…”

Section: The Potential Of Drag Reductionmentioning

confidence: 99%

A review on drag reduction with special reference to micellar systems

Shenoy

1984

Colloid & Polymer Sci

103

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A state-of-the-art review on drag reduction has been presented in order to bring out some important aspects of the drag reduction phenomenon and its potential for practical use. The review is biased towards micellar systems and discusses in detail the morphological differences between drag reducing polymeric and micellar systems. Work relating to polymeric systems has not been dealt in detail as it has been the subject of earlier reviews. Studies relating to biological additives as well as suspensions have been briefly mentioned without detailed discussion as their potential for practical use presently appears to be limited.

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Reduction of Friction in Oil Pipelines by Polymer Additives

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Shear‐rate dependent viscosity of dilute polymer solutions

Shear‐rate dependent viscosity of dilute polymer solutions

Uma revisão sobre o efeito Toms: o fenômeno onde macromoléculas atenuam a turbulência em um líquido

A review on drag reduction with special reference to micellar systems

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