A Study on Characteristics of Drag Reduction Additive under High Temperature Range

Overall total length of hydraulic pipe to transport the hot water in the domestic district heating network is above 3,000 Km approximately. This long pipe network requires a lots of the transport pumping power by surface friction of fluid. In this study, the drag reduction(DR) of Amin Oxide $C_{18}$ as non-ionic surfactant according to the fluid velocity, temperature and surfactant concentration under the condition of above $80^{\circ}C$ fluid temperature were investigated experimentally. Results showed that new amin oxide $C_{18}$ surfactant had DR of maximum 30% in fluid temperature of $80^{\circ}C$ and had 15% DR in fluid temperature over $100^{\circ}$ under short time test condition. And amine oxide had 155 hours duration time to keep the DR characteristic in the fluid temperature of $80^{\circ}$ and 1000 ppm concentration. But duration time of DR was decreased when fluid temperature increased.

고온영역에서 계면활성제의 마찰저감 성능 특성에 관한 연구

국내 집단에너지 사업의 대표적인 지역난방시스템은 전체 배관망이 약 3,000 km에 이르고 있다. 이러한 장거리 배관망을 통한 열수송에서는 마찰 저항으로 인해 많은 펌프동력이 필요하게 된다. 효율적인 장거리 열수송을 위한 연구로서 대표적인 방법 중 하나가 마찰저감제를 투입하는 것이다. 이러한 마찰저감제는 파이프내 표면의 마찰저항을 감소시킴으로써 유체의 유동을 향상시키게 되는 것이다. 본 연구에서는 친환경 계면활성제인 Amine Oxide $C_{18}$을 이용하여 $80{\sim}110^{\circ}C$의 온도범위에서 단기간 동안에 마찰저감 특성을 비교하고, 장기간 동안 퇴화현상을 비교 평가함으로써 향후 지역난방 시스템에서 적용 가능성을 평가하기 위하여 지역 난방시스템을 축소하여 실험장치를 제작하였다. 마찰저감제를 첨가하지 않은 파이프내의 차압과 마찰저감제를 첨가하였을때의 차압을 비교하여 마찰저감율을 측정하였다. 단기성능 실험결과 마찰저감제는 온도의 영향을 받아 유체의 온도가 높아질수록 마찰저감율이 낮게 나타났다. $80^{\circ}C$의 실험에서 최대 30%의 마찰저감율이 나타났으며, $100^{\circ}C$ 이상에서는 마찰저감율이 감소하여 약 15%의 마찰저감율을 보였다. 장기성능 실험결과 $80^{\circ}C$의 실험에서는 1000 ppm 0.8 m/s의 유속에서 마찰저감율의 지속시간이 155시간동안 유지되었으며 온도가 높아질수록 지속시간이 감소하였다.