改良型サイクロンによる微粒子の高精度分級及びその最適化

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650831
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 吉田 英人 広島大学, 工学部, 教授 (30116694)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冬木 正 日清製粉(株), 生産技研, 研究員 ; 福井 国博 広島大学, 工学部, 助手 (60284163)
• Keywords: サイクロン / 分級 / 微粒子 / シミュレーション / 捕集 / 最適化 / 分離効率

Research Abstract

50%分離径が可変となる改良型サイクロンを用いて、フライアッシュ微粒子の分級実験をベンチス-ケル規模で行った。サイクロンの50%分離径は、粗粉捕集部入口に設置して円錐体高さ及びブロ-アップ流量を調節することで1〜10μmの範囲で移動した。ブロ-アップ流量が一定の条件で円錐体高さを上昇すると、50%分離径が大きくなった。これは粗粉捕集部入口部の有効流路面積が減少し、平均気流速度の増加により生じたものである。
ブロ-ダウンを行うと平均径の異なる微粉を2種類一度に捕集することが可能である。たとえばブロ-ダウン流量5%の場合、平均径2及び6μmの微粉がそれぞれ、4及び28%捕集できた。サイクロン入口部に移動式案内板を設置しまたブロ-ダウンを併用すると、平均径が1.5μm程度のフライアッシュ微紛が得られ、サイクロン径が400mmと比較的大型のサイクロンにおいても高精度の分級が可能となった。
次に高性能サイクロン設計の指針となる情報を得るため、直接法を用いた3次元シミュレーションでサイクロン内の流動及び粒子軌跡の計算を行い、実験結果と比較検討した。ブロ-ダウンを行わない場合と比べ、ブロ-ダウンを行うと、補集効率が向上した。これは主にサイクロン下部円錐壁近傍での下降流量の増加及び旋回成分の成長に起因することがシミュレーション結果より明確になった。

Research Products

• [Publications] 山本哲也: "サイクロン内の3次元シミュレーション" 化学工学論文集. 23,5. 885-891 (1997)
• [Publications] 吉田英人: "ル-バ分級機の分級性能に関する研究" 粉体工学会誌. 34,9. 684-689 (1997)
• [Publications] 吉田英人: "ベンチスケール規模でのフライアッシュ微粒子の高精度分級" 化学工学論文集. 23,3. 363-370 (1997)