JP2013185065A - Resistance reducing agent and fluid control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resistance reducing agent which never contaminates a fluid and is excellent in the resistance reducing effect of the fluid with less environmental load, and a fluid control method using the resistance reducing agent.SOLUTION: This resistance reducing agent for reducing the resistance of a fluid flowing through piping is composed of a plant-derived fiber, and has an average fiber length of 0.3-2.5 mm and an average aspect ratio of 70-120. The fluid control method for reducing the resistance of a fluid flowing through piping includes: mixing the resistance reducing agent with the fluid prior to circulation of the fluid through the piping.

Description

本発明は、配管内を流れる流体の乱流による抵抗を低減する抵抗低減剤及び流体制御方法に関する。   The present invention relates to a resistance reducing agent and a fluid control method for reducing resistance due to turbulent flow of fluid flowing in a pipe.

近年,問題とされている地球温暖化に対し,省エネルギー化という観点から熱エネルギー輸送系などに代表される流体の抵抗低減効果に関する研究が注目されている。配管内に流体を流通させるに際して、流体と配管内壁との間で抵抗が発生し、この抵抗による流体の流れに損失が生じ、この損失が生じることによりポンプの作動に必要以上の電力を要するという問題がある。流体に抵抗低減剤を添加して摩擦抵抗を低減させ、ポンプの動力を大幅に削減し、この問題を解消すべく種々提案されており、これらの提案によりエネルギーの削減が期待できるというものである。   In recent years, research on the resistance reduction effect of fluids typified by thermal energy transport systems has attracted attention from the viewpoint of energy saving against global warming, which is a problem. When fluid is circulated in the pipe, a resistance is generated between the fluid and the inner wall of the pipe, and a loss occurs in the flow of the fluid due to this resistance, and this loss requires more power than necessary to operate the pump. There's a problem. Various proposals have been made to solve this problem by adding a resistance reducing agent to the fluid to reduce frictional resistance, greatly reducing the power of the pump, and these proposals can be expected to reduce energy. .

このような系での流れはほとんどが乱流状態であるため、乱流域での抵抗減少効果は特に重要である。抵抗低減する添加剤としては現在のところ界面活性剤、ポリマー、合成繊維、アスベストなどが挙げられ、特許文献1及び2等種々提案されている。   Since most of the flow in such a system is turbulent, the resistance reduction effect in the turbulent region is particularly important. As additives for reducing the resistance, surfactants, polymers, synthetic fibers, asbestos and the like can be mentioned at present, and various patent documents 1 and 2 have been proposed.

特開2002−80820号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-80820

特開2004−107521号公報JP 2004-107521 A

しかしながら、ポリマーは機械的劣化があるため循環系で使用し続けると抵抗低減効果が失われてしまい実用には不向きである。一方,界面活性剤は機械的せん断による劣化がほとんどなく循環系に利用でき,実用的に優れた性質を持つ。そのため近年、都市の熱エネルギー供給パイプラインシステムやビルの冷暖房空調システムに使用されているものの、界面活性剤水溶液は流体である液体に溶解してしまうため排水の際に簡単に回収することができない。そのため、その応用は閉回路のパイプラインシステムに限定されてしまう。
これに対して繊維は界面活性剤やポリマーと異なり,懸濁液中から回収することが可能であると考えられ,排水の際のコストを大幅に下げることが期待できる。
現在までの繊維に関してはナイロン(登録商標)、レーヨン(登録商標)などの合成繊維,アスベストなどで多く行われているが、現状では合成繊維ではかなりの高濃度に添加しないと十分な効果が得られず、アスベストは人体や環境への配慮から使用が制限されている。
However, since the polymer is mechanically deteriorated, if the polymer is continuously used in the circulation system, the resistance reduction effect is lost and it is not suitable for practical use. On the other hand, surfactants have almost no deterioration due to mechanical shearing and can be used in circulation systems, and have practically superior properties. Therefore, in recent years, it has been used in urban thermal energy supply pipeline systems and building air conditioning and air conditioning systems, but the aqueous surfactant solution cannot be easily recovered during drainage because it dissolves in the liquid liquid. . Therefore, its application is limited to a closed circuit pipeline system.
On the other hand, unlike surfactants and polymers, fibers are considered to be recoverable from the suspension, and can be expected to greatly reduce the cost of drainage.
Up until now, synthetic fibers such as nylon (registered trademark) and rayon (registered trademark), asbestos, etc. have been widely used. However, at present, sufficient effects cannot be obtained with synthetic fibers unless they are added to a considerably high concentration. However, the use of asbestos is restricted due to consideration of the human body and the environment.

要するに、従来の流体の制御方法で使用されている抵抗低減剤では、十分な抵抗低減効果と環境負荷の低減とを両立したものがないのが現状であり、この点を充足する抵抗低減剤の開発が要望されているのが現状である。   In short, there are currently no resistance reducing agents used in conventional fluid control methods that have both a sufficient resistance reduction effect and a reduction in environmental load. Currently, there is a demand for development.

したがって、本発明の目的は、流体を汚染することがなく、環境負荷が少なく、流体の抵抗低減効果にも優れた抵抗低減剤及び該抵抗低減剤を用いた流体制御方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a resistance reducing agent that does not pollute the fluid, has a low environmental load, and is excellent in the resistance reduction effect of the fluid, and a fluid control method using the resistance reducing agent. .

本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討した結果、界面活性剤のように流体から分離不可能に溶解又は分散されない植物由来の繊維であっても流体の抵抗低減作用を発揮しうることを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の各発明を提供するものである。
1.配管内を流れる流体の抵抗を低減する抵抗低減剤であって、植物由来繊維からなり、平均繊維長が0.3〜2.5mmで、平均アスペクト比が70〜120であることを特徴とする抵抗低減剤。

2.上記植物由来繊維のヤング率が15〜28である1記載の抵抗低減剤。

3.上記植物由来繊維が竹由来の繊維である1記載の抵抗低減剤。

4.配管内を流れる流体の抵抗を低減する流体制御方法であって、上記流体を上記配管内に流通させる前に、1記載の抵抗低減剤を混合することを特徴とする流体制御方法。

5.上記植物由来繊維の上記流体に対する濃度が2000〜10000ppmである4記載の流体制御方法。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors can exert a fluid resistance reducing action even if the fiber is derived from a plant such as a surfactant that cannot be dissolved or dispersed inseparably from the fluid. This has been found and the present invention has been completed.

That is, the present invention provides the following inventions.
1. A resistance reducing agent for reducing the resistance of a fluid flowing in a pipe, comprising a plant-derived fiber, having an average fiber length of 0.3 to 2.5 mm and an average aspect ratio of 70 to 120. Resistance reducing agent.

2. 2. The resistance reducing agent according to 1, wherein the plant-derived fiber has a Young's modulus of 15 to 28.

3. 2. The resistance reducing agent according to 1, wherein the plant-derived fiber is a bamboo-derived fiber.

4). A fluid control method for reducing the resistance of a fluid flowing in a pipe, wherein the resistance reducing agent according to 1 is mixed before the fluid is circulated in the pipe.

5. 5. The fluid control method according to 4, wherein the concentration of the plant-derived fiber with respect to the fluid is 2000 to 10,000 ppm.

本発明の抵抗低減剤は、流体を汚染することがなく、環境負荷が少なく、流体の抵抗を低減させることができるものである。
本発明に係る流体制御方法によれば、流体を汚染することがなく、環境負荷が少なく、流体の抵抗を低減させることができる。
この点さらに詳細に説明すると、本発明の流体制御方法は、植物由来繊維を抵抗低減剤として用いるので、該植物由来繊維が流体に溶解せず、流体に混入することがないため環境負荷が少ない。回収可能で再利用することが可能である。また、エネルギー損失が少ないため、ポンプの稼働など配管内の流体の流通に要するエネルギー消費量を抑えることができる。
The resistance reducing agent of the present invention does not pollute the fluid, has a low environmental load, and can reduce the resistance of the fluid.
According to the fluid control method of the present invention, the fluid is not contaminated, the environmental load is small, and the resistance of the fluid can be reduced.
This point will be described in more detail. Since the fluid control method of the present invention uses plant-derived fibers as a resistance reducing agent, the plant-derived fibers are not dissolved in the fluid and are not mixed into the fluid, so the environmental load is small. . It can be recovered and reused. Moreover, since there is little energy loss, the energy consumption required for the distribution | circulation of the fluid in piping, such as operation of a pump, can be suppressed.

図1は、本発明の流体制御方法を実施するための装置の概要を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an outline of an apparatus for carrying out the fluid control method of the present invention. 図2は、実施例で使用した竹単繊維の顕微鏡写真である。FIG. 2 is a photomicrograph of the bamboo single fiber used in the examples. 図3は、実施例で行った実験の結果を示すチャートである。FIG. 3 is a chart showing the results of experiments conducted in the examples. 図4は、実施例で行った実験の結果を示すチャートである。FIG. 4 is a chart showing the results of experiments conducted in the examples. 図5は、実施例で行った実験の結果を示すチャートである。FIG. 5 is a chart showing the results of experiments conducted in the examples.

1 配管装置
10 流体タンク
21 ポンプ
22 バルブ
23 流量計
24 アクリル製配管
25 圧力変換器
26 パソコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piping apparatus 10 Fluid tank 21 Pump 22 Valve 23 Flow meter 24 Acrylic piping 25 Pressure transducer 26 Personal computer

以下、本発明について適宜図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
(抵抗低減剤)
まず、本発明の抵抗低減剤について説明する。
上記抵抗低減剤は、竹由来の繊維からなり、平均繊維長が0.3〜2.5mm、好ましくは0.5〜1.5mmで、平均アスペクト比が70〜120、好ましくは80〜100 である。
上記平均繊維長が0.5mm未満であると、流体からの分離が困難となり、2mmを超えると、抵抗低減効果が低下する。
また、アスペクト比が上記範囲外であると、抵抗低減効果が低下すると共に、流体からの分離が困難となる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate, but the present invention is not limited thereto.
(Resistance reducing agent)
First, the resistance reducing agent of the present invention will be described.
The resistance reducing agent is made of bamboo-derived fibers, the average fiber length is 0.3 to 2.5 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm, and the average aspect ratio is 70 to 120, preferably 80 to 100. is there.
When the average fiber length is less than 0.5 mm, separation from the fluid is difficult, and when it exceeds 2 mm, the resistance reduction effect is lowered.
On the other hand, if the aspect ratio is outside the above range, the resistance reduction effect is lowered and separation from the fluid becomes difficult.

また、上記植物由来繊維における好ましい由来植物は、竹、針葉樹、広葉樹、ワラ、木綿、マニラ麻ヨシ、ケナフ、リンター、サトウキビ、クワ等が挙げられ、本発明の流体制御方法においては特に竹が好ましい。また、竹以外の植物についてはそれらのパルプを原料として繊維化したものを本発明の抵抗低減剤として使用することができる。
すなわち、本発明において特に好ましく用いられる植物由来繊維(本発明の抵抗低減剤)は、竹由来の繊維からなり、平均繊維長が0.5〜2mmで、平均アスペクト比が70〜100である植物由来繊維である。
In addition, preferable examples of the plant-derived fiber include bamboo, conifers, hardwoods, straw, cotton, Manila hemp reed, kenaf, linter, sugar cane, mulberry, and the like, and bamboo is particularly preferable in the fluid control method of the present invention. Moreover, about plants other than bamboo, what made those pulp into a raw material can be used as a resistance reducing agent of this invention.
That is, the plant-derived fiber (resistance-reducing agent of the present invention) particularly preferably used in the present invention is made of bamboo-derived fibers, has an average fiber length of 0.5 to 2 mm, and an average aspect ratio of 70 to 100. It is a derived fiber.

また、上記植物由来繊維のヤング率は、15〜28GPaであるのが、抵抗低減効果をより高める点で好ましく、18〜25GPaであるのがさらに好ましい。
また、平均繊維径は、5〜30μmとするのが好ましく、5〜20μmとするのがさらに好ましい。
繊維(繊維一本ごと)の形状は、特に制限されないが、直線状となっているのが好ましい。
The Young's modulus of the plant-derived fiber is preferably 15 to 28 GPa from the viewpoint of further enhancing the resistance reduction effect, and more preferably 18 to 25 GPa.
The average fiber diameter is preferably 5 to 30 μm, more preferably 5 to 20 μm.
The shape of the fiber (for each fiber) is not particularly limited, but is preferably linear.

上記植物由来繊維は、たとえば竹単繊維であれば以下のようにして得ることができる。
生の原料竹を適当な大きさに割り,繊維を分離する際の妨げとなる内・外皮を取り除いた後、アルカリ処理を効率化するためにロールプレス機を用いて圧搾を行い,柔細胞組織に亀裂を入れる。
ついで、2〜3wt%の水酸化ナトリウム水溶液で2時間煮沸し、水洗後に再度プレス圧搾を行って,柔らかくなった柔細胞組織の破壊をさらに進め、十分な水洗で柔細胞組織を洗い流し繊維束を得る。
繊維束を水と共にミキサーで1〜2分攪拌し,繊維束を竹単繊維に分離し、粗い金網中で水洗することによって残存する柔細胞を分離除去し、純粋な竹単繊維、すなわち上記植物由来繊維としての竹単繊維を得る。
If the said plant-derived fiber is a bamboo single fiber, for example, it can obtain as follows.
Divide the raw material bamboo into appropriate size, remove inner and outer hindrances that hinder fiber separation, and then press with a roll press machine to improve alkali treatment efficiency, and parenchyma tissue Crack.
Next, boil it in a 2 to 3 wt% aqueous sodium hydroxide solution for 2 hours, press it again after washing it with water, further break down the softened parenchyma tissue, wash away the parenchyma tissue with sufficient water washing, and remove the fiber bundle. obtain.
The fiber bundle is agitated with water for 1 to 2 minutes with a mixer, the fiber bundle is separated into bamboo single fibers, and the remaining soft cells are separated and removed by washing with water in a coarse wire mesh. Bamboo monofilament as the origin fiber is obtained.

(流体制御方法)
ついで本発明の流体制御方法について説明する。
本発明の流体制御方法は、配管内に流体を流通させるに際して、上記流体を上記配管内に流通させる前に、該流体に上記植物由来繊維を混合することにより実施することができる。
本発明の流体制御方法で制御対象となる流体としては、液体が好ましく用いられる。液体としては、特に制限されないが、水、温水、エチレングリコールなどの各種冷媒、汚水(下水)、消防用消化剤 等を挙げることができる。
配管の形成材料、管径等は特に制限されないが、形成材料は、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ステンレス、鋼、銅、アルミニウム、ポリエチレン 等を挙げることができる。また、管径は通常用いられている内径であれば特に制限されないが、5mm以上であるのが好ましく、7mm以上であるのがさらに好ましく、内径の上限は通常の配管として用いられる径の大きさであれば特に制限されない。また、配管の形状も、直線状、L字状、S字状、U字状等種々形態とすることができる。配管の内径は、円形、矩形等種々の形状に対応可能である。
以下、本発明の流体制御方法が適用される装置の1実施形態を示した後、本発明の流体制御方法の詳細について説明する
(Fluid control method)
Next, the fluid control method of the present invention will be described.
The fluid control method of the present invention can be carried out by mixing the plant-derived fiber with the fluid before circulating the fluid through the piping when the fluid is circulated through the piping.
As the fluid to be controlled by the fluid control method of the present invention, a liquid is preferably used. Although it does not restrict | limit especially as a liquid, Water, warm water, various refrigerant | coolants, such as ethylene glycol, sewage (sewage), a fire extinguishing agent, etc. can be mentioned.
The pipe forming material, pipe diameter, and the like are not particularly limited, but examples of the forming material include acrylic resin, polyvinyl chloride, stainless steel, steel, copper, aluminum, and polyethylene. The tube diameter is not particularly limited as long as it is a commonly used inner diameter, but is preferably 5 mm or more, more preferably 7 mm or more, and the upper limit of the inner diameter is the size of the diameter used for ordinary piping. If it is, it will not be restrict | limited in particular. Also, the shape of the pipe can be various forms such as a straight line, an L shape, an S shape, and a U shape. The inner diameter of the pipe can correspond to various shapes such as a circle and a rectangle.
Hereinafter, after showing one Embodiment of the apparatus with which the fluid control method of this invention is applied, the detail of the fluid control method of this invention is demonstrated.

〔配管装置〕
図1に示す配管装置1は、流体としての水を入れておくタンク10と、配管20とからなり、配管20には、ポンプ21とバルブ22と、フローメータ23とを備えている。また、フローメータ23よりも下流側には圧力損失計測用のアクリル製の配管部分24が設けられている。そして一定距離をもってどの程度の圧力損失ができるのかを測定する。測定したデータは、圧力変異計で測定し、測定データはパソコン26に送られて保存されると共に表計算ソフトに入力されて時系列で推移を把握するなどして管理されている。
配管20全体は、アクリル樹脂製の管により形成されており、本実施形態においては上述の測定用の配管部分24が設けられている。しかし、この配管部分24は特に設ける必要はなく、また、配管は全体を一つの形成材料で形成しても、2以上の形成材料で形成してもよい。本実施形態においては、アクリル製の管の部分は全体で900mmの長さがあり、圧力損失の測定ができるように圧力測定孔の間隔は300mm、助走区間は600mm取ってある。配管20の内径は10mmとしてある。
本発明が適用される配管装置としては、図1に示す例に制限されるものではなく、種々適用場面における配管装置に好適に用いることができる。たとえば、化学プラントの冷媒循環装置、ビルや都市などの温水冷水循環システム等が挙げられる。
[Piping equipment]
A piping device 1 shown in FIG. 1 includes a tank 10 for storing water as a fluid and a piping 20, and the piping 20 includes a pump 21, a valve 22, and a flow meter 23. Further, an acrylic piping portion 24 for measuring pressure loss is provided downstream of the flow meter 23. And measure how much pressure loss can be made at a certain distance. The measured data is measured with a pressure variometer, and the measured data is sent to the personal computer 26 and stored, and is input to a spreadsheet software to manage the transition in a time series.
The entire pipe 20 is formed of an acrylic resin pipe, and in the present embodiment, the above-described measurement pipe portion 24 is provided. However, the piping portion 24 does not need to be provided in particular, and the piping may be entirely formed of one forming material or may be formed of two or more forming materials. In this embodiment, the acrylic tube portion has a length of 900 mm as a whole, and the interval between the pressure measurement holes is 300 mm and the run-up section is 600 mm so that the pressure loss can be measured. The inner diameter of the pipe 20 is 10 mm.
The piping device to which the present invention is applied is not limited to the example shown in FIG. 1 and can be suitably used for piping devices in various application situations. For example, a refrigerant circulation device of a chemical plant, a hot water / cold water circulation system of a building or city, and the like can be mentioned.

〔使用量(混合濃度)〕
上記植物由来繊維の使用量は、上記植物由来繊維の混合濃度として、下限を2000ppmとし、上限を10000ppmとするのが、抵抗低減効果を十分に発揮させる点で好ましい。さらに好ましい濃度の上限は7000ppmであり、最も好ましい濃度の下限は、4000ppmである。
なお、混合濃度は、乾燥した植物由来繊維を溶媒に分散させてなる混合分散液の重量と該植物由来繊維の重量との比である。
[Amount used (mixed concentration)]
The use amount of the plant-derived fiber is preferably such that the lower limit is set to 2000 ppm and the upper limit is set to 10,000 ppm as the mixed concentration of the plant-derived fiber in order to sufficiently exert the resistance reduction effect. The upper limit of the more preferable concentration is 7000 ppm, and the lower limit of the most preferable concentration is 4000 ppm.
The mixing concentration is a ratio between the weight of the mixed dispersion obtained by dispersing dried plant-derived fibers in a solvent and the weight of the plant-derived fibers.

〔制御操作〕
流体の制御操作について説明する。
まず、タンク10に流体としての水を投入して、配管20の流入口と排出口とがタンク10の水に浸漬されるようにする。ついで、ポンプ21を作動させて水をバルブ22方向(図の矢印で示す流れ方向)に向けて移送する。バルブ22を開放して流体を流通させる。この際フローメータ23で流量を確認しつつ適宜バルブ22の開放度を調節する。
そして所定の流路(配管)を流通した水は配管の排出口から排出されてタンク10へと戻ることになる。この際、特に図示しないが、所定メッシュのネットを配管の排出口に設置し、流体を通過させることで水に混合された植物由来繊維を除去することができる。
また、タンクに恒温装置を備え付けておけば流体の温度を一定に保つこともできる。
(Control operation)
A fluid control operation will be described.
First, water as a fluid is introduced into the tank 10 so that the inlet and outlet of the pipe 20 are immersed in the water of the tank 10. Next, the pump 21 is operated to transfer water toward the valve 22 (flow direction indicated by the arrow in the figure). The valve 22 is opened to allow fluid to flow. At this time, the opening degree of the valve 22 is appropriately adjusted while confirming the flow rate with the flow meter 23.
The water flowing through the predetermined flow path (pipe) is discharged from the discharge port of the pipe and returns to the tank 10. At this time, although not shown in particular, plant-derived fibers mixed in water can be removed by installing a net of a predetermined mesh at the outlet of the pipe and allowing the fluid to pass therethrough.
In addition, if the tank is equipped with a thermostatic device, the temperature of the fluid can be kept constant.

〔効果〕
以上のように流体の制御を行うことで、流体の抵抗を低減させることができ、ポンプの出力を抑制できるなど、エネルギー効率の高い流体流通を可能にすることができる。
その他、本発明の抵抗低減剤は流体に溶解しないため、流体への異物の混入がなく、例えば流体が水である場合には、そのまま廃棄しても環境への負荷がない。また、回収して再利用が可能であり、省資源化に資する。流体を流通させる際のエネルギー損失が少ないため、省エネルギー効果が高い。
〔effect〕
By controlling the fluid as described above, the resistance of the fluid can be reduced, and the output of the pump can be suppressed, so that fluid flow with high energy efficiency can be enabled.
In addition, since the resistance reducing agent of the present invention does not dissolve in the fluid, there is no foreign matter mixed in the fluid. For example, when the fluid is water, there is no environmental load even if it is discarded as it is. In addition, it can be collected and reused, contributing to resource saving. Since there is little energy loss when circulating fluid, energy saving effect is high.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not restrict | limited at all to these.

〔実施例1〕
植物由来繊維として、上述の製造方法に準じて得られた竹単繊維を使用し、図1に示す配管装置を用いて流体である水を流通させて配管部分24における圧力損失を測ることで流体の抵抗低減効果を測定した。
使用した竹単繊維を流体である水に分散させた状態の顕微鏡写真を図2に示す。この繊維の平均繊維長は1.19mm,平均直径は13.3μmで平均アスペクト比は89.7であった。また、図2から繊維は直線状で両端が針状になっていることが確認できる。以下、種々測定を行っているが、いずれもこの竹単繊維を用いている。
竹単繊維の濃度を図3に示す各量に種々変更して、濃度と抵抗低減率DRとの関係を測定した。竹単繊維の混合濃度Cwは、乾燥した繊維の質量と水道水の質量の比〔繊維の質量/(繊維の質量+水の質量)〕で決定した。その結果を図3に示す。
DRは以下に示す式より求めた。
DR〔%〕={(λwater−λsuspension)/λwater}×100〔%〕・・・(1)
λwaterは水の管摩擦係数,λsuspensionは供試流体の管摩擦係数である。
図3に示す結果から明らかなように、DRはCwの増加に伴い大きくなっていくがCw=3500ppmを過ぎたあたりから変化しなくなった。繊維長及び繊維径がほぼ同じであるナイロンなどの合成繊維では低減効果を得るのに約Cw=10000ppm必要という結果が報告されているので、本発明によれば従来の技術より低い濃度で十分な抵抗低減効果が得られていることがわかる。
[Example 1]
As a plant-derived fiber, a bamboo single fiber obtained in accordance with the above-described manufacturing method is used, and water is circulated using the piping apparatus shown in FIG. The resistance reduction effect of was measured.
FIG. 2 shows a photomicrograph of the used bamboo single fiber dispersed in water, which is a fluid. The average fiber length of this fiber was 1.19 mm, the average diameter was 13.3 μm, and the average aspect ratio was 89.7. Further, it can be confirmed from FIG. 2 that the fibers are linear and both ends are needle-like. In the following, various measurements are performed, and all of these bamboo single fibers are used.
The concentration of the bamboo single fiber was variously changed to each amount shown in FIG. 3, and the relationship between the concentration and the resistance reduction rate DR was measured. The mixing concentration Cw of bamboo single fiber was determined by the ratio of the mass of dried fiber to the mass of tap water [the mass of fiber / (the mass of fiber + the mass of water)]. The result is shown in FIG.
DR was obtained from the following equation.
DR [%] = {(λwater−λsuspension) / λwater} × 100 [%] (1)
λ water is the tube friction coefficient of water, and λ suspension is the tube friction coefficient of the test fluid.
As is clear from the results shown in FIG. 3, DR increases as Cw increases, but does not change after Cw = 3500 ppm. A synthetic fiber such as nylon having substantially the same fiber length and fiber diameter has been reported to require about Cw = 10000 ppm to obtain a reduction effect. Therefore, according to the present invention, a concentration lower than that of the prior art is sufficient. It can be seen that a resistance reduction effect is obtained.

ついで、管径を図4に示す大きさに種々変更して、管径と抵抗低減効果との関係を測定した。図4はCw=3500ppmにおけるDRとレイノルズ数Reとの関係を管径dごとに示したものである。
管径が大きくなるにつれてDRも大きくなっていることがわかる。また、DRはReによって変化し、どの管径においてもRe=20000前後で最大のDRを示していることがわかる。この結果から、本発明の抵抗低減剤は、種々管径で有効であることがわかる。
Next, the pipe diameter was variously changed to the size shown in FIG. 4, and the relationship between the pipe diameter and the resistance reduction effect was measured. FIG. 4 shows the relationship between DR and Reynolds number Re at Cw = 3500 ppm for each tube diameter d.
It can be seen that DR increases as the tube diameter increases. Further, it can be seen that DR varies depending on Re and shows the maximum DR at around Re = 20000 for any tube diameter. From this result, it can be seen that the resistance reducing agent of the present invention is effective at various pipe diameters.

次に、濃度Cw=3500ppmとし、配管の排出口に孔径0.3mmのネットを設置して繊維を回収できるようにし、ネットを設置後、繊維が回収されるか否かを、DRがどのように変化するか測定することで確認した。横軸にはネットを設置してからの時間t、流量から算出したタンク内の水がネットを通過した回数Nを表している。DRはt、Nの増加とともに減少し、t=300s、N=25でほぼ0になり、水の管摩擦係数に戻ったということがわかる。この結果から、上記ネットを通過させることで、繊維を完全に回収することができることがわかる。
また、本実施例の竹単繊維を濃度Cw0.35wt%(3500ppm)として水中に混合した場合のヤング率を測定した。その結果を表1に示す。また、その際のDRは2〜20であり、抵抗低減剤を添加しない場合に比して抵抗が低減している。
比較として繊維なしの場合のDR、ナイロン繊維、レイヨン繊維、およびアスベスト繊維を用いた場合にDRの低減が見られた濃度とヤング率及びDRとをそれぞれ測定した。その結果を表1に示す。
抵抗低減効果は濃度3500ppmでのDRの低減があったか否かで判定し、低減していた場合は○、低減していなかった場合は×とした。
表1に示す結果から明らかなようにナイロン繊維やレイヨン繊維では本実施例の竹短繊維と同程度の低濃度では十分な効果が得られず、また、これらの合成繊維では環境に対する負荷も高い。また、アスベスト繊維では効果が見られた場合にあまりにアスペクト比が高過ぎて、回収が困難であり環境負荷の高いものであった。

Figure 2013185065
Next, the concentration Cw = 3500 ppm, and a net with a hole diameter of 0.3 mm is installed at the outlet of the pipe so that fibers can be collected. After installing the net, whether DR is collected or not It was confirmed by measuring whether it changed to. The horizontal axis represents the time t after the installation of the net, and the number N of times that the water in the tank calculated from the flow rate has passed through the net. It can be seen that DR decreases as t and N increase, becomes almost zero at t = 300 s and N = 25, and returns to the pipe friction coefficient of water. From this result, it is understood that the fiber can be completely recovered by passing the net.
Further, the Young's modulus was measured when the bamboo single fiber of this example was mixed in water at a concentration Cw of 0.35 wt% (3500 ppm). The results are shown in Table 1. Moreover, DR in that case is 2-20, and resistance is reducing compared with the case where a resistance reducing agent is not added.
As a comparison, DR, nylon fiber, rayon fiber, and asbestos fiber when no fiber was used were measured for the concentration at which DR reduction was observed, Young's modulus, and DR, respectively. The results are shown in Table 1.
The resistance reduction effect was determined by whether or not there was a reduction in DR at a concentration of 3500 ppm.
As is clear from the results shown in Table 1, nylon fibers and rayon fibers cannot obtain a sufficient effect at a low concentration similar to the bamboo short fibers of this example, and these synthetic fibers have a high environmental load. . Moreover, when the effect was seen with asbestos fibers, the aspect ratio was too high, making it difficult to collect and high environmental impact.
Figure 2013185065

上述の実験結果から、次のことがわかる。
(1)所定の繊維長及びアスペクト比を有する竹単繊維を懸濁させた流体は、高い抵抗低減効果を奏し、溶液において、Re=20000で最大で約20%の抵抗低減を得た。
(2)孔径0.3mmのネットを使うことで懸濁液中から繊維を回収することが可能で、リサイクル可能であると共に環境負荷が少ない。

From the above experimental results, the following can be understood.
(1) A fluid in which bamboo single fibers having a predetermined fiber length and aspect ratio were suspended exhibited a high resistance reduction effect, and a resistance reduction of about 20% at the maximum was obtained at Re = 20000 in the solution.
(2) By using a net with a hole diameter of 0.3 mm, fibers can be recovered from the suspension, and can be recycled and has a low environmental impact.

Claims (5)

配管内を流れる流体の抵抗を低減する抵抗低減剤であって、
植物由来繊維からなり、
平均繊維長が0.3〜2.5mmで、平均アスペクト比が70〜120であることを特徴とする抵抗低減剤。
A resistance reducing agent that reduces the resistance of the fluid flowing in the pipe,
Made of plant-derived fibers,
A resistance reducing agent having an average fiber length of 0.3 to 2.5 mm and an average aspect ratio of 70 to 120.
上記植物由来繊維のヤング率が15〜28GPaである請求項1記載の抵抗低減剤。
The resistance reducing agent according to claim 1, wherein the plant-derived fiber has a Young's modulus of 15 to 28 GPa.
上記植物由来繊維が竹由来の繊維である請求項1記載の抵抗低減剤。
The resistance reducing agent according to claim 1, wherein the plant-derived fiber is a bamboo-derived fiber.
配管内を流れる流体の抵抗を低減する流体制御方法であって、
上記流体を上記配管内に流通させる前に、請求項1記載の抵抗低減剤を混合することを特徴とする流体制御方法。
A fluid control method for reducing the resistance of a fluid flowing in a pipe,
The fluid control method according to claim 1, wherein the resistance reducing agent according to claim 1 is mixed before the fluid is circulated in the pipe.
上記植物由来繊維の上記流体に対する濃度が2000〜10000ppmである請求項4記載の流体制御方法。   The fluid control method according to claim 4, wherein a concentration of the plant-derived fiber with respect to the fluid is 2000 to 10,000 ppm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017025235A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 第一工業製薬株式会社 Piping friction resistance reduction agent and transport medium
JP2018070785A (en) * 2016-10-31 2018-05-10 国立大学法人 岡山大学 Composition of flow resistance reducing agent for aqueous medium
KR102102149B1 (en) * 2018-12-06 2020-05-29 한국복합소재(주) Method for manufacturing nosecone of aircraft

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05147572A (en) * 1991-02-14 1993-06-15 Japan Atom Energy Res Inst Method for reducing flowing frictional resistance

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05147572A (en) * 1991-02-14 1993-06-15 Japan Atom Energy Res Inst Method for reducing flowing frictional resistance

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6016000366; '繊維系添加剤による管内流動抵抗と熱伝導挙動' 日本機械学会熱工学講演会講演論文集 , 199711 *
JPN6016000367; 山口博司他: '竹繊維およびガラス繊維混入流体の流動特性' 日本流体力学会年会2004講演論文集 A241, 2004, 258〜259 *
JPN6016000368; 久保拓也他: '竹繊維懸濁液の抵抗減少効果に関する研究' 日本機械学会2012年度年次大会講演論文集 , 2012, S054043 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017025235A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 第一工業製薬株式会社 Piping friction resistance reduction agent and transport medium
JP2018070785A (en) * 2016-10-31 2018-05-10 国立大学法人 岡山大学 Composition of flow resistance reducing agent for aqueous medium
KR102102149B1 (en) * 2018-12-06 2020-05-29 한국복합소재(주) Method for manufacturing nosecone of aircraft

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