Abstract
Drag reduction produced by dilute solution of water soluble ionic polymer-surfactant complex under turbulent flow in a rotating disk apparatus(RDA) was investigated in this study. Three different molecular weights of polyacrylic acid(PAA) were adopted as drag reducing additives, and distilled water was used as a solvent. Experiments were undertaken to observe the dependence of drag reduction on various factors such as polymer molecular weight, molecular expansions and flexibility, rotating speed of the disk and polymer concentration. Specific considerations were put on conformational difference between surfactant and polymer, and effect of pH on ionic polymer possessing various molecular conformation through pH. The complex of ionic polymer and surfactant(Sodium Dodecyl Sulfate) behaves like a large polyelectrolyte. Surfactant changes the polymer conformation and then increases the dimension of the polymer. The radius of gyration, hydrodynamic volume and relative viscosity of the polymer-surfactant system are observed to be greater than those of polymer itself. Such surfactant-polymer complex has enhanced drag reduction properties.
본 연구에서는 회전 원판 장치에 고분자-계면활성제의 혼합체를 첨가제로 사용하여 난류 유동장에서의 마찰저항 감소효과에 대해서 조사 연구하였다. 세가지의 분자량이 다른 PAA를 마찰저항 감소효과에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대헤서 살펴 보았다. 특히 이 연구에서는 이온성 고분자와 계면활성제의복합체가 마찰저항 감소현상에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해서 연구하였다. 계면활성제와 고분자첨가제 사이의 형태학적 차이점에 특별한 관심을 가지고 실험을 하였으며 이온성 고분자의 pH에 대한 영향에 대해서도 조사하였다. 고분자와 계면활성제간의 복합체는 거대한 전해질과 같은 거동을 보이며 계면활성제가 고분자의 형태를 변화시켜 고분자의 크기를 확대시킨다. 따라서 이러한 복합체는 단일 고분자계와 비교해서 수력학적부피, 관성반경, 점도등의 값이 크게 나타나며 이렇게 팽창된 고분자는 난류 유동장에서의 마찰저항 감소효율을 증가시킨다.
