循环水管道减阻节能剂研究进展_李建生

Progressindrag-reducingandenergy-savingsurfactantresearchforcirculatingwaterpipesLiJiansheng，LiuBingguang，LiXia，YuHonglin，TanZhengzhi（TianjinVocationalInstitute，Tianjin300402，China）循环水管道减阻节能剂研究进展李建生，刘炳光，李霞，喻宏林，谭政之（天津职业大学，天津300402）［摘要］介绍了表面活性剂减阻节能剂减阻的原理以及影响减阻的主要因素、减阻节能剂的分子设计。综述了表面活性剂减阻剂的分子结构特征、典型减阻节能剂配方和主要应用领域。建议化工技术人员发挥专业优势，从腐蚀性和安全性数据可靠的工业水处理剂中筛选优良的工业减阻节能剂，类推设计新颖的减阻节能剂分子。［关键词］循环水管道；水处理；减阻节能剂；表面活性剂［中图分类号］TQ423.99［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）08-0015-04Abstract：Thedragreductionprincipleofdrag-reducingandenergy-savingsurfactant，themaininfluentialfactorswhichhaveinfluenceondragreduction，andthemoleculedesignofthedrag-reducingsurfactantareintroduced.Themoleculestructurefeatures，typicalprescriptionandmainapplicationareasofdrag-reducingsurfactantaresumma-rized.Itisadvisedthatchemicaltechniciansshouldbringtheirspecialitypredominanceintoplaytosieveexcellentindustrialdrag-reducingsurfactantfromindustrialwatertreatmentagentswhoseanti-corrosivecapacityandsecu-rityarereliable，soastodesignnoveldrag-reducingsurfactantanalogically.Keywords：circulatingwaterpipes；watertreatment；drag-reducingandenergy-savingagent；surfactant在积极应对全球气候变暖，国家大力提倡节能减排的大背景下，开展循环水管道减阻节能的研究具有重要的现实意义。建筑物空调、小区集中供热管道和工业生产装置的循环水系统都有大功率水泵和长距离管道，其中循环水泵耗能达30%，节能减排任务十分繁重。对于循环水系统，采用变频技术可在一定程度上降低循环水泵电耗，采用水动风机技术可以降低冷却塔能耗〔1〕，而如何通过减小管道摩擦阻力降低电耗成为下一个关注的研究目标。用于降低流体流动阻力实现节能的化学添加剂称为减阻节能剂。近年来国际环保节能机构启动了减阻节能专项研究项目，丹麦、荷兰、加拿大、美国、日本和新加坡等国家对表面活性减阻技术进行了大量的研究工作，取得了很大成效，管道摩擦阻力最高可减少70%以上，某些减阻节能剂品种已进入实用阶段〔2〕。国内也开展了管道减阻节能的基础研究，并进行了减阻节能剂的应用研究〔3〕。然而管道减阻节能剂在应用于城市小区供暖系统上时遇到了困难〔4-5〕，现有减阻节能剂存在的主要问题是：（1）耐剪切性能差，在应力作用下易剪切断链失去减阻性能。（2）对管道设备具有腐蚀性，安全稳定性差。（3）添加浓度较高，缺少经济运行的成本数据。另外，目前国内对减阻节能剂的应用研究滞后，企业参与度不高，而这些问题仅靠动力工程专业人员很难解决。笔者综述了循环水管道减阻节能剂的研究进展，以期为化学化工和水处理专业技术人员在减阻节能技术上的研究开发提供参考。1表面活性剂减阻节能理论近年研究发现，能形成长杆状胶束的表面活性剂具有良好的减阻功能，与高分子减阻剂永久断链分解不同，表面活性剂虽然受强应力剪切也会失去减阻功能，但其在应力减弱后可自动恢复减阻功能〔6〕。第30卷第8期2010年8月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.30No.8Aug.，201015——工业水处理2010－08，30（8）表面活性剂分子的剪切和恢复只是长杆状胶束的分散和重新积聚过程，所以它能够在循环水系统中长期使用。关于流体管道减阻机理有多种理论，主要包括伪塑说、有效滑移说、湍流脉动抑制、湍流脉动解耦假说、