真空採液管を用いた高粘性固体サスペンションの流動特性測定システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555544
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小川 浩平 東京工業大学, 工学部・化学工学科, 教授 (00016635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 史郎 東京工業大学, 理工学国際交流センター, 助教授 (40220602) ; 黒田 千秋 東京工業大学, 理工学国際交流センター, 教授 (80114867)
• Keywords: 流動特性 / 粘度計 / 固体粒子サスペンション

Research Abstract

本年度は本研究の目的の一つである高粘性固体粒子サスペンションの広い剪断速度範囲にわたる流動特性を短時間で精度よく簡便に測定できるシステムのハードウエア部分の製作と試験的な測定を行った。
当初は減圧した採液管と大気に開放された試料だめとの間の圧力差によりキャピラリ内にサスペンションを流入させる形式を考えていた。しかしながらその形式では最大の差圧が1気圧未満であるために非常に高粘性の固体粒子サスペンションの場合、キャピラリ内に流入しない問題点が生じたため、それとは逆に試料だめ内をコンプレッサにより加圧する形式に変更し、新たに装置を製作した。測定装置はコンプレッサ、試料だめとなるタンク、そのタンクに接続された内径10mmのキャピラリに対応するアクリル円管、円管両端に設置された圧力センサによって構成されている。測定はタンクにサスペンションを仕込み、コンプレッサで加圧し、円管入口のバルブを開け、試料を円管内に流入させることにより開始される。加圧されているタンク内の圧力の低下に伴って減少する試料の流量の経時変化は円管出口において電子天秤により、円管内の圧力損失の経時変化は圧力センサによりそれぞれ測定され、各々電圧値に変換されてパーソナルコンピュータに送られる。タンク内の圧力が大気圧に等しくなった時点で測定は終了する。この1回の測定結果に基づいて流量の経時変化に対応する剪断速度の範囲の流動特性がコンピュータにより直ちに計算され表示される。試験流体として、ビンガム流体と考えられるCoal Water Mixture(CWM)を用いて測定を行ったところ、広い剪断速度範囲における流動特性を精度よく求めることが可能であることを確認した。来年度はさらに様々な流動特性モデルに対応できるコンピュータソフトウェアの開発を行う予定である。