Turbulent flow behaviour of dilute polymer solutions in an annulus

Authors


Abstract

An experimental study has been carried out to investigate the turbulent flow behaviour of dilute polymer solutions in an annulus. The polymers used are two grades of Separan, AP30 and MG500, both are known to exhibit drag reduction characteristics in turbulent pipe flow. Similar drag reduction phenomena have been observed in annulus flow. At a given Reynolds number, the friction factor decreases with increase in polymer concentration and appears to reach a minimum (or maximum drag reduction) at certain optimum concentration. An estimate of the critical wall shear stress, which marks the onset of drag reduction, is consistent with pipe flow results, suggesting that the critical value is independent of flow geometry and size. A lower drag reduction, achieved in an annulus in comparison with circular pipes, is attributed mainly to a diameter effect.

Abstract

On a fait une étude expérimental de l'écoulement turbulent de solutions diluées de polymères dans un anneau; on a employé deux types de polymères Separan, à savoir AP30 et MG500, qui sont reconnus comme présentant des caractéristiques de diminution de la friction dans un écoulement tubulaire turbulent. Le facteur de friction diminue, à un nombre de Reynolds donné, avec l'accroissement de la concentration des polymères et semble atteindre un minimum (ou une diminution maximale de la friction) pour une certaine concentration optimale. L'évaluation de la contrainte critique de cisaillement sur les parois, qui marque le commencement de la diminution de la friction, est compatible avec les résultats obtenus dans un écoulement tubulaire, ce qui porte à croire que la valeur critique ne dépend pas de la géométrie ni des dimensions de l'écoulement. On attribue surtout à un effet du diamètre la diminution plus faible de la friction qu'on obtient dans un anneau, en comparaison avec celle que l'on observe dans des tuyaux circulaires.

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