2018 Fiscal Year Research-status Report
撹拌型晶析装置における二次核生成モデルと結晶凝集モデルの開発
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17K06886
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
三角 隆太 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40334635)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | Mixing / Crystallization / CFD / Attrition fragments / Crystal abrasion / Crystal aggregation / Secondary nucleation / Population Balance |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(a) 撹拌型晶析装置においては、結晶粒子の凝集や、結晶が撹拌羽根に衝突することによって粒子が破砕・摩耗するという問題がしばしば発生する。この問題を解決するためには槽内の固体粒子の分散状態を把握したうえで、粒子の特性に応じた適切な撹拌条件を選定することが重要となる。前年度から引き続き、固体粒子濃度の鉛直方向分布を数値流動解析（CFD）と連成したラグランジアン解析により定量化し、2018年度はとくに幾何学的に相似な形状の３種類の容積の撹拌槽を対象に、槽内の分散状態と粒子径、粒子密度および撹拌速度、装置サイズの関係について検討した。
その結果、撹拌槽内の粒子濃度の鉛直方向分布の標準偏差は単一粒子の終末沈降速度u_t とN D^0.8と相関性があることがわかった。ここで、Nは撹拌翼回転数、Dは撹拌翼直径である。さらに、粒子の分散状態が大きく変化する(u_t / N D^0.8) < 0.06 の範囲については、粒子条件、撹拌条件、装置サイズにかかわらず、N D^0.8にもとづいて鉛直方向の粒子濃度分布を予測できることがわかった
(b)晶析操作において、結晶粒径とあわせて過飽和度を測定することが重要である。溶液の電気伝導度から溶質濃度を推算するさいに、懸濁する結晶粒子によって推算値が影響されることが懸念される。そこで、単峰性のガラス粒子を用いて粒径や懸濁濃度が電気伝導度に与える影響を定量化した。さらに、カリミョウバンの冷却晶析系を対象に粒径分布が経時的に変化するさいの過飽和度を推算する手法について検討した。その結果、懸濁粒子が電気伝導度測定に与える影響を定量化することができ、晶析実験中に測定した電気伝導度と溶液温度、粒径分布から溶液過飽和度の経時変化の推算が可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(a)の固体粒子運動のラグランジアン解析については、日本海水学会年会、ならびに化学工学会秋季大会にて成果発表を行った。化学工学会においては同会粒子・流体プロセス部会シンポジウム賞として表彰された。(b)の冷却晶析のモデル実験については、化学工学会にて口頭発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は、サブテーマごとに研究計画に従って研究を進め、得られた研究結果について、順次論文発表を進める。
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| Causes of Carryover |
2019年度に開催される国際会議にて研究成果を発表するための経費として、繰り越した。
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