ポリグルタミン酸架橋体の微量添加による管内流の乱流摩擦抵抗低減に関する研究

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本研究は,人畜無害でかつ生分解性のバイオポリマーであるポリグルタミン酸(PGA)の架橋体を用いて,管内流の乱流摩擦抵抗を低減させることを目指したものである.試験管路として,内径2.61mm,長さ1,527mmのガラス管製試験管路(臨界レイノルズ数10,000)および内径5.02mm,長さ2,576mmのガラス管製試験管路(臨界レイノルズ数14,000)を用いて,数種類のPGA架橋体の200〜300ppm水溶液の管摩擦実験を行った.しかし,いずれも顕著な乱流摩擦抵抗低減は認められなかった.その原因として,PGA架橋体のセグメントをつなぐ架橋が剛になっていることが考えられ,現在,柔軟な構造をもつPGA架橋体の作成に取り組んており,今後も続けていく予定である.一方で,界面活性剤テトラデシルポリメチルアンモニウムブロミドと対イオンとして等モルのサリチル酸ナトリウムを用いて,界面活性剤添加が管内流の乱流遷移に及ぼす影響を調べている.水の場合,レイノルズ数が2000〜2400で遷移しはじめるときは乱流塊として乱流パフ,レイノルズ数2400以上で遷移しはじめるときは乱流スラグが発生するのに対して,界面活性剤を添加すると,レイノルズ数が2400以上であっても遷移の開始時にはスラグではなく,パフが発生することがわかった.また,界面活性剤濃度の増加とともに乱流塊が発生しはじめるレイノルズ数は増大することがわかった.