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Lab instruments for oil and gas. Made in Germany.

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Datenblatt TR (englisch)259 kB

Untersuchung von Fliessverbesserern mit dem Turbulenzrheometer

Das Turbulenzrheometer (TR) von PSL Systemtechnik ist eine vollautomatische Laboranlage zur Untersuchung von Fließverbesserern (Drag Reducing Agents - DRA) in Rohrleitungssystemen z.B. Pipelines.

Merkmale

  • in 90 s Bandbreite von Reynoldszahlen testen
  • 3 l Probe bei verschiedenen Reynoldszahlen genügend
  • 0,5 l Probe bei fester Reynoldszahl genügend
  • Minimale Scherkräfte
  • Verschiedene Rohrlängen und -durchmesser nutzbar

Anwendungen

  • Untersuchung der Effektivität von DRA
  • Stabilitätstests für DRA
  • Entwicklung und Optimierung von DRA
  • Untersuchung des Strömungsverhaltens in Rohrleitungen
  • Qualitätskontrolle

 Technische Daten        Lieferumfang        Weitere Informationen anfordern

Turbulenzrheometer

Wenn Flüssigkeiten z.B. Erdöl und Wasser für den Transport durch Rohrleitungen bzw. Pipelines gepumpt werden, gibt es immer Strömungswiderstände. Durch Zugabe von Fließverbesserern können die Verwirbelungen erheblich reduziert werden. Dadurch ist es möglich bei reduzierter Pumpleistung bzw. Energiezufuhr die bisherige Transportmenge in der Rohrleitung beizubehalten oder, was oft interessanter ist, bei gleicher Pumprate, den Durchfluss und somit die Transportmenge in dem bestehenden Rohrleitungssystem zu erhöhen. 

So ermöglicht Ihnen das Turbulence Rheometer das Fließverhalten der Probe mit  nur einem Versuch die ganze Bandbreite von Reynoldszahlen bis 120.000 getestet werden. Ein Versuch dauert ca. 90 Sekunden. Sie benötigen 3 Liter für einen Test mit Reynoldszahlrampe. Bei einem Versuch mit einer festen Reynoldszahl sogar nur 0,5 Liter. Herkömmliche Turbulenzrheometer benötigen ganze Laborräume oder werden draußen auf dem Firmengelände aufgebaut. Dies Geräte benötigen pro Versuch etwa 80 Liter und können nur jeweils eine Reynoldszahl überprüfen. So sparen Sie nicht nur etwa einen Versuchsmonat sondern auch große Probenmengen.

Die Anlage ermöglicht deutliche Zeitersparnisse bei den Testreihen bei gleichzeitig kompaktem Design. Ein integrierter PC mit Anwendersoftware ermöglicht eine einfache Handhabung, Überwachung und Auswertung von Testreihen.
Das Messprinzip des Turbulence Rheometer ist ein hydraulischer Kolben, welcher den Probenkolben bewegt. Dadurch wird jeglicher Kontakt von Testfluid und Hydraulikflüssigkeit vermieden.

Ein wichtiger Aspekt beim Entwurf und Betrieb von Rohrleitungssystemen ist der Strömungswiderstand des Mediums. Er kann durch eine Vielzahl von Maßnahmen drastisch verringert werden. Neben dem unter Umständen konstruktiv und finanziell aufwändigen Einbau von Wandrauhigkeiten und Zusatzelementen ist die Beigabe von Zusätzen (Drag Reducer) wie Fasern, Tensiden und insbesondere öl- oder wasserlöslichen Polymeren eine klassische Methode zur Widerstandsverminderung.

Mit dem neu entwickelten, vollautomatisierten Turbulence Rheometer der Firma PSL Systemtechnik lässt sich die Effektivität und Stabilität von Fließverbesseren (Drag Reducern) ausführlich untersuchen. Es ermöglicht die Entwicklung von Drag Reducern sowie im Anwendungsfall deren Auswahl und Test der optimalen Dosierung unter realitätsnahen Bedingungen.

Ein einzigartiger, scherungsfreier Injektionsmechanismus pumpt die Probe mit steigender Strömungsgeschwindigkeit durch eine Modellpipeline. Damit durchfährt auch die Reynoldszahl einen Anstieg. Der Druckabfall entlang der Pipeline wird durch mehrere, äquidistant und scherungsfrei angebrachte Sensoren gemessen.

Der im Bereich der laminaren Strömung mit der Reynoldszahl linear steigende Druckabfall erhöht sich bei Erreichen der turbulenten Phase drastisch. Durch die Nutzung mehrerer Sensoren ist zusätzlich eine örtlich aufgelöste Messung möglich.

Die Hinzugabe des Drag Reducers bewirkt zweierlei: Zum einen verringert sich der Strömungswiderstand und damit der Druckabfall, zum anderen treten Turbulenzen erst bei höheren Reynoldszahlen auf.

Aus dem Vergleich der Messungen ergibt sich die Effektivität des Drag Reducers.

Mittels mehrmaligem Durchfahren des Testablaufs mit derselben Probe wird die Stabilität des Drag Reducers untersucht. Durch den Einbau von Strömungshindernissen mit wohldefinierten Scherraten in die Modellpipeline lassen sich beliebige reale Verhältnisse darstellen.

Das Turbulence Rheometer erreicht Reynoldszahlen bis zu 120.000. Die Modellpipeline ist im Bereich von -10 °C bis +80 °C temperierbar.

Die Probe wird durch eine Testkapillare mit geringem Durchmesser gepumpt. Dies ermöglicht Testbedingungen mit sehr variablen Flussraten und in einem weiten Bereich von Reynoldszahlen. Benötigt wird dazu lediglich eine geringe Probenmenge.

Diagram of differential pressures
Diagram of differential pressures

Durch direkte Druckmessung oder Berechnung des differentiellen Druckverlustes in einzelnen Segmenten der Kapillare können die Effekte der DRA beobachtet werden. Durch Vergleiche des Druckverlustes mit und ohne DRA-Zugabe ergeben sich deren Einflüsse direkt. Durch variable Flussraten können verschiedene Reynoldszahlen in nur einem Testlauf analysiert werden. Automatisch wiederholbare Tests ermöglichen die Untersuchung des Langzeitverhaltens der DRA.

Um bestmögliche Messergebnisse zu gewährleisten wurde das TR ohne Kanten oder Durchmesseränderungen entworfen. Spezielle Geometrien des Kolbens und des Kolbenkopfes ermöglichen konstante Beschleunigungswerte an der Injektionsstelle und minimieren dadurch Scherkräfte. Durch hydraulisches Füllen und Leeren der Testkapillare konnte auf Pumpen verzichtet werden. Testkapillare, Probenzylinder und Probenbehälter sind temperiert. Verschiedene Kapillarlängen und -durchmesser sind nutzbar abhängig von der Probenviskosität.

Die aufgezeichneten Messdaten können nach Excel importiert und ausgewertet werden. Mit einem optional erhältlichen Software-Tool wird die Auswertung erleichtert.

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