کاهش 95 درصدی اتلاف انرژی جریانی سیالات در خطوط لوله
از بین بردن کامل آشفتگی جریانی (Turbulence) به وجود آمده در خطوط لوله تا به امروز امکان پذیر نبود. اما به تازگی محققان موفق به مهار کامل آشفتگی جریان و تبدیل آن به جریان آرام (Laminar) شدند.
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری «انرژی امروز» و به نقل از «ScienceDaily»، روزانه میلیارد ها لیتر از سیالات مختلف نظیر آب، نفت و گاز از طریق خطوط لوله جابه جا می شود. پمپاژ این حجم از سیالات نیازمند مقدار زیادی انرژی است. به گفته کارشناسان، 10 درصد از مصرف جهانی برق به تامین انرژی مورد نیاز برای پمپاژ سیالات به درون خطوط لوله تعلق دارد.
بخش عمده این انرژی صرف غلبه بر اتلاف زیاد انرژی ناشی از آشفتگی به وجود آمده در خطوط لوله می شود. پدیده ای که باعث به وجود آمدن اصطکاک بسیار زیاد و به طبع آن نیروی درگ در خطوط جریانی می شود.
از همین رو دانشمندان دانشگاه IST اتریش طی پژوهشی که در مجله معتبر «Nature Physics» نیز به چاپ رسیده است، موفق به تبدیل جریان آشفته به جریان آرام در خطوط لوله شدند. به گفته این محققان جریان آرام شده تا مدت ها بعد از این تبدیل جریانی وضعیتی پایدار خواهد داشت. از بین بردن جریان آَشفته در خطوط لوله می تواند تا 95 درصد از انرژی پمپاژ سیال را کاهش دهد.
تا به امروز آشفتگی جریان پدیده ای پایدار در خطوط لوله به شمار می رفت و روش های موجود تنها قادر به تضعیف رژیم آشفته بودند. محققان اتریشی در پژوهش خود نشان دادند که این فرضیه نادرست است.
دکتر بران هوف و تیم وی رمز موفقیت کار خود را تغییر پروفایل سرعت در دیواره ها می دانند. سرعت حرکت سیال بسته به ناحیه حرکتی آن در خطوط لوله متفاوت است. این سرعت در نواحی میانی لوله به بالاترین میزان و در نزدیکی دیواره لوله به کمترین میزان خود می رسد. محققان با استفاده از یک روتور، اختلاف به وجود آمده در سرعت را از بین برده و در نهایت جریان را یکنواخت می کنند. یکنواختی جریان باعث می شود تا ادی های جریان آَشفته تا انتهای مسیر لوله شکل نگیرد. تزریق سیال از سمت دیواره لوله و حرکت سریع خود لوله همراه با حرکت سیال، دیگر تئوری های موجود به منظور ایجاد جریان یکنواخت در خطوط لوله به شمار می روند.
محققان از دستاوردهای خود تا کنون 2 پتنت نیز به ثبت رسانده اند. اما برای تبدیل نتایج و مطالعات آزمایشگاهی به سیستمی کارامد در سطح صنعتی، به مطالعات و تحقیقات بیشتری نیاز دارند.
دکتر هوف درباره این دستاورد می گوید: ما در شبیه سازهای کامپیوتری، تاثیر یکنواختی پروفایل سرعت را برای جریاناتی با عدد رینولدز بالای 100 هزار آزمایش کردیم و نتایج قابل قبولی گرفتیم. در مرحله بعدی تحقیقات باید اثر سرعت های بالاتر را نیز مطالعه کنیم.
