配管抵抗減少効果に対するサリチル酸ナトリウム/ビス(2-ヒドロキシエチル)メチル(cis-9-オクタデセニル)アンモニウムクロリド系水溶液のモル比の影響

Abstract

配管内の流動摩擦抵抗低減効果の作用機構の解明のため，流動条件下におけるサリチル酸ナトリウム(NaSal)/ビス(2-ヒドロキシエチル)メチル(cis-9-オクタデセニル)アンモニウムクロリド(HMODA)系水溶液の分子集合状態を流動複屈折率およびレオロジー特性の観点から検討した．DR効果はNaSal/HMODAの組成モル比が0.5以上になると発現した．そして，そのモル比が増加するにつれて，レイノルズ数に対するDR効果発現領域が広くなる傾向を示した．流動条件下でのNaSal/HMODA系水溶液の分子集合状態を調べるため，組成モル比の異なるNaSal/HMODA系水溶液の第一法線応力差(N1)をずり速度の関数として測定した．HMODA単独水溶液の第一法線応力差(N1)はずり速度の増加に伴って減少し，ニュートン流体特有の挙動を示した．しかし，NaSal/HMODAの組成モル比が0.5以上ではいずれの場合も，第一法線応力差(N1)は増加し，ずり速度が500 s−1でほぼ一定の値を示した．このことは，ずり速度下で，NaSal/HMODA系水溶液の分子集合体が変形 · 伸長し，新たなせん断誘起構造(shear-induced structure; SIS)が形成したことを示唆している．そして，この第一法線応力差(N1)が出現するNaSal/HMODAの組成モル比がDR効果が発現したモル比と符合した．以上のことから，SISの形成性がDR効果の発現に重要な役割を果たしていると結論した．