収束型および周回型高速水噴流による石灰石の超微粉製造

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555281
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 菅原 勝彦 熊本大学, 工学部, 教授 (60109668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 智晴 熊本大学, 工学部, 助手 (70207950) ; 本田 逸郎 熊本大学, 工学部, 講師 (00229254) ; 尾原 祐三 熊本大学, 工学部, 助教授 (50135315) ; 大庭 英樹 熊本大学, 工学部, 教授 (20040412)
• Keywords: ウォータージェット / アブレシブジェット / 粉砕 / 壊食 / コアンダノズル / 岩石切削 / ウォータージェットミル

Research Abstract

工業用フィラーとして需要が伸びているタンカルの製造技術に関して、ウォータージェットおよびアブレシブジェットによる微粉製造法の適応性調査と技術的諸問題の解決を目的として試験研究を行い、将来のウォータージェットミルの設計に必要な基礎データを提供した。主な研究成果はつぎのようである。
まず、ウォータージェットおよびアブレシブジェットの飛翔速度の評価法として衝突力測定法を確立し、これを応用して、ポンプの吐出圧力、スタンドオフディスタンス、ジェットの飛翔速度の関係を明らかにした。つぎに、ウォータージェットの垂直衝突による岩石の壊食を実験的に調査し、壊食速度がジェットの速度の6乗に比例すること、比例定数は岩石の湿潤せん断強さにほぼ反比例することなどを明らかにした。つぎに、アブレシブジェットによる超微粉製造に関して、岩石粉をウォータージェットによって加速して、金属あるいはセラミックスのターゲットに衝突させる方法について検討した。その結果、金属ターゲットの壊食量が岩石粉の運動エネルギに比例するのに対して、セラミックスターゲットの壊食量は岩石粉の運動量に比例することを見出すとともに、岩石粉自身は1回の衝突によって50%粒径が1/3〜1/4に減少することを明らかにし、音響インピーダンスの高いターゲットを用いる収束型高速水噴射方式が高能率であると結論した。さらに、コアンダノズルを利用した分級法とその数値流体力学によるシミュレーションを検討し、凝集粒子に対して優れた分散効果が得られることなどを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 菅原勝彦: "衝突力測定による水噴流の入射速度の評価" 資源・素材学会誌. 111(発表予定). (1995)
• [Publications] 菅原勝彦: "アブレシブジェットの破砕性能" 第16回西日本岩盤工学シンポジウム論文集. 16(発表予定). (1995)
• [Publications] 大庭英樹: "コアンダノズルの内部流れと凝集粒子の分散効果に関する研究" 日本機械学会論文集(B編). 60. 15-19 (1994)
• [Publications] 本田逸郎: "高次精度差分スキームを用いた二次元キャビティー" 日本機械学会論文集(B編). 60. 65-69 (1994)