高強度音波印加による高温プロセス俳ガス中の有害成分およびダストの低減

Research Project

Project/Area Number	16360452
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Recycling engineering
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	KOMAROV Sergei V 東北大, 多元物質科学研究所, 助教授 (20252257)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	寺門修東北大学, 多元物質科学研究所, 助手
Project Period (FY)	2004 – 2006
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥10,700,000 (Direct Cost: ¥10,700,000) Fiscal Year 2005: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000) Fiscal Year 2004: ¥5,400,000 (Direct Cost: ¥5,400,000)
Keywords	音波 / 高温処理 / 気相中熱伝達 / 気相中物質移動 / 音波周波数 / 音波強度 / NO還元速度 / 数値解析
Research Abstract	1.音波印加による気相中熱伝達の促進効果に関する基礎実験 Tiディスク(直径200mm,厚さ50μm)をシリコンラバーヒーター表面に乗せ、断熱材をベースとしたAl_2O_3ブロック内部に水平に設置した。ディスク半径方向の表面温度分布を測定するため,熱電対10個をディスク下部に固定し,ヒーターで加熱した。同時に,ディスク表面の150mm上方に固定したチューブ(内径7.5mm)を通して空気を吹き付け,ディスク温度が安定するまで音波印加を施した。音波は,Hartmann噴気発音器を用い,ディスク表面から300mmの距離に設置して、周波数17.2kHz,強度148dBで発生させた。ディスク表面に対する音波入射角や空気流速,開始時の表面平均温度等を変化させながら,熱伝達係数を測定した。その他,ガス流れと伝熱現象について,CFDソフトウェアPhoenicsを用いて数値シュミレーションを行った。その結果,音波印加により,ディスク表面からの熱損失速度が最大3倍まで増加することが分かった。この影響は,空気流速及び音波入射角が増加するにつれて減少する。 2.高温排ガス中NOにおける音波印加の効果に関する実験長さ80mm、内径6mm、外径8mmのグラファイトチューブを8本、束ねて石英製反応管に設置し、抵抗炉を用いてAr雰囲気で所定の温度(800〜950℃)まで加熱した。温度が安定した後、導入ガスをAr+NO(953ppm)ガスに切り替えて、NOとグラファイトとの反応を起こした。ガス分析計を用いて、排出中のNO濃度、CO濃度、CO_2濃度をそれぞれ測定した。NO濃度は混合ガス中の初期濃度から低下して、一定となった後、再びNO濃度が安定するまで音波発生装置を用いて反応管に音波(周波数6.9〜17.2kHz,強度148〜159dB)を印加した。現在、得られた音波印加前後のNO濃度差から音波の反応促進効果を検討している。