Dispersion of aqueous polymer solutions injected from a point source into turbulent water flows

Authors


Abstract

The dispersion of water and aqueous polymer, when injected from a point source along the flow centre line into two-dimensional, fully developed and uniform turbulent flows with flow Reynolds numbers of the order of 4.6 × 105, have been studied experimentally. Concentration profiles at five locations were obtained for injection concentrations and velocities in the ranges 0 to 1000 w.p.p.m. and equal to or less than the local flow velocity. The concentrations were assessed using a fluorescing dye technique.

Empirical equations describing the radial and longitudinal concentration field as a function of the injection and flow parameter are given. A universal concentration profile, independent of the injection flow rate and concentration and length of injection source tube, and valid for water and for polymer solution, under both fully developed and uniform flow, is also presented. The results indicate that the turbulent dispersion of polymer solution is suppressed compared to that of water.

Abstract

On a étudié expérimentalement la dispersion de l'eau et d'un polymère en solution aqueuse, lorsqu'on l'injecte à partir d'une source ponctuelle, le long de la ligne centrale d'écoulement, dans des écoulements turbulents uniformes, entièrement établis, à deux dimensions et dont les nombres de Reynolds sont de l'ordre de 4.6 × 105. On a obtenu les profils des concentrations en cinq endroits, dans le cas de concentrations d'injection comprises entre 0 à 1000 p.p.m. massique, et de vitesses d'injection inférieures ou égales à la vitesse d'écoulement locale. On a évalué les concentrations à l'aide d'une technique utilisant un colorant fluorescent.

On présente des équations empiriques qui décrivent les champs de concentration radial et longitudinal en fonction de l'injection et d'un paramètre d'écoulement. On présente aussi un profil universel de concentration, indépendant du débit et de la concentration de l'injection ainsi que de la longueur du tube de la source de l'injection. Ce profil est aussi valable pour l'eau et la solution de polymère, dans le cas d'un écoulement uniforme ou entièrement établi. Les résultats indiquent que la dispersion turbulente de la solution de polymère est amortie par rapport à celle de l'eau.

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