Drag reduction in the flow of CuO based nanofluid

• Autorzy: Gierczycki A. , Drzazga M. , Lemanowicz M. , Dzido G.

Warianty tytułu

PL

Redukcja oporów przepływu w nanopłynie zawierającym cząstki CuO

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Experimental studies on drag reduction (DR) of CuO based nanofluid with the additives of mixture of cationic surfactant CTAC (cetyltrimethylammonium chloride) and sodium salycilate - NaSal were performed. The obtained results were compared with those for water solution of CTAC/NaSal. Values of pressure drop were measured in specially designed laboratory setup equipped with measuring tubes of three different diameters - 4, 8 and 12 mm. It was found that the addition of surfactant and sodium salycilate mixture to nanofluid decreased its pressure drop during flow, however the drag reducing effect was greater for pure water. The DR effect obtained was in the range of 20 ÷ 70% for CuO based nanofluid. The diameter effect was also observed - the DR coefficient was greater for pipes of smaller inner diameters.

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne dotyczące obniżenia oporów przepływu (DR) w nanopłynie z cząstkami CuO oraz dodatkiem mieszaniny kationowego surfaktantu CTAC (chlorek cetylotrimetyloamoniowy) i salicylanu sodu - NaSal. Otrzymane wyniki porównano z otrzymanymi dla wodnego roztworu CTAC/NaSal. Wartości oporów przepływu mierzono w specjalnie w tym celu zaprojektowanej instalacji laboratoryjnej wyposażonej w rurki pomiarowe o trzech różnych średnicach - 4, 8 i 12 mm. Stwierdzono, że dodatek mieszaniny surfaktantu i salicylanu sodu do nanopłynu zmniejsza jego opory przepływu w rurze, lecz w mniejszym stopniu niż dla czystej wody. Uzyskano współczynnik DR dla nanopłynu zawierającego cząstki CuO w zakresie 20 ÷70%. Zaobserwowano także wpływ średnicy rurki - współczynnik DR był większy dla rurek o mniejszej średnicy.

Słowa kluczowe

EN

nanofluid; surfactant; CTAC (cetyltrimethylammonium chloride); NaSal (sodium salycilate); drag reduction

PL

nanopłyn; surfaktant; chlorek cetylotrimetyloamoniowy CTAC; NaSal (salicylan sodu); obniżenie oporów przepływu

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Inżynieria i Aparatura Chemiczna
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 1
• Strony: 8--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fig.

Twórcy

autor

Gierczycki A.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Projektowania Procesowego, Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Drzazga M.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Projektowania Procesowego, Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Lemanowicz M.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Projektowania Procesowego, Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Dzido G.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Projektowania Procesowego, Wydział Chemiczny, Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• 1. Aguilar G., Gasljevic K., Matthys Ε.F., 2001. Asymptotes of maximum friction and heat transfer reductions for drag-reducing surfactant solutions. Int. J. Heat Mass Tran. 44. 2835-2843. DOI: 10.1016/S0017-9310(00)00319-7
• 2. Broniarz-Press L., Różański J., Różańska S., 2007. Drag reduction effect in pipe systems and liquid falling film flow. Rev. Chem. Eng., 23. 149-245. DOI: 10.1515/REVCE.2007.2.3.3-4.149
• 3. Drzazga M., Gierczycki Α., Dzido G., Lemanowicz M., 2013. Influence of non-ionic surfactant addition on drag reduction of water based nanofluid in a small diameter pipe. Chin. J. Chem. Eng. 21. 104-108. DOI: 10.1016/S1004-9541-(13)60447-4
• 4. Gasljevic K. Aguilar G. and Matthys E.F., 1999. Αn improved diameter scaling correlation for turbulent flow of drag-reducing polymer solutions. J. of Non-Newton. Fluid Mech., 84. 131-148. DOI: 10.1016/S0377-0257(98)00155-4
• 5. Gu W., Kawaguchi Y., Wang D., Akihiro S., 2010. Experimental study of turbulence transport in a dilute surfactant solution flow investigated by PIV. J. Fluids Eng.-T. ASME. 132. art. no. 051204. DOI: 10.1115/1.4001631
• 6. Jiao L.F., Li F.C., Su W.T., 2008. Experimental study on surfactant drag-reducer applying to district heating system. Energ. Conserv. Technol., 26. 195-201
• 7. Kamel A.H., Shall S.N., 2013. Maximum drag reduction asymptote for surfactant-based fluids in circular coiled tubing. J. Fluids Eng.-T. ASME, 135. art. no. 31201. DOI: 10.1115/1.4023297
• 8. Li F.C., Yu В.. Wei J.J., Kawaguchi Y., 2012. Turbulent drag reduction by surfactant additives. John Wiley & Sons. Singapore. Chap. DOI: 10.1002/ 9781118181096
• 9. Myska J., Mik V., 2003. Application of a drag reducing surfactant in the heating circuit. Ener. Buildings, 35. 813-819. DOI: 10.1016/S0378-7788(02)00243-8
• 10. Saeki T., 2011. Flow properties and heat transfer of drag-reducing surfactant solutions. Chap. 18 [in:] Dos Santos Bemardes M. A. (ed.). Developments in Heat Transfer. Intech. Rijeka. Croatia, 331-348. DOI: 10.5772/20462
• 11. Savins J.G. 1967. A stress-controlled drag-reduction phenomenon. Rheol. Acta, 6. 323-330. DOI: 10.1007/BF01984629
• 12. Savins J.G., 1964. Drag reduction characteristics of solutions of macromolecules in turbulent pipe flow. SPEJ., 4. 203-214. DOI: 10.2118/867-PA
• 13. Toms B.A., 1977. On the early experiments on drag reduction by polymers. Phys. Fluids, 20, S3-S5. DOI: 10.1063/1.861757
• 14. Usui H., Itoh T., Saeki T., 1998. On pipe diameter effects in surfactant drag-reducing pipe flows. Rheol. Acta, 37, 122-128. DOI: 10.1007/s003970050098
• 15. White Α., 1967. Flow characteristics of complex soap systems. Nature, 214, 585586. DOI: 10.1038/214585bO