2007 Fiscal Year Annual Research Report
キャビテーションの能動制御によるミクロン液微粒子の大量生成法
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18560151
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
稲村 隆夫 Hirosaki University, 大学院・理工学研究科, 教授 (10143017)
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| Keywords | 熱工学 / 流体工学 / 噴霧工学 / エネルギー効率化 / 液体微粒化 |
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| Research Abstract |
昨年度の研究成果を踏まえ,本年度は,噴霧特性の改善に効果のあるシートキャビテーションが発生する噴射条件を調べ,広範囲な噴射条件で発生するようにノズル形状を工夫すること,噴霧粒子の平均粒径が20ミクロン以下となるように微粒化方法を検討すること,を目的に微粒化実験を行った結果,以下の研究成果を得た。
まず,オリフィス部入口にRがついているノズルを用い,微粒化用空気を流さない状態で微粒化実験を行った。液の噴射圧を上げキャビテーション数を減少していくと,キャビテーション数が0.47あたりから液噴流が乱れ始めシートキャビテーションが発生し始めることが分かった。さらに,噴射圧を上げていくと,キャビテーション数が0.38あたりで,ノズル出口の液噴流の径が急に細くなり,ノズル内の流れがハイドロリックフリップに遷移することが分かった。ハイドロリックフリップが発生すると,噴霧特性は急激に悪化する。次に,オリフィス部入口にRをつけないノズルを用いて同様な実験を行った結果,シートキャビテーションの発生する領域がやや拡がった。このことから,オリフィス入口部の形状を工夫することによってシートキャビテーションが発生する領域を広げることが可能であることが分かった。また,噴霧粒子径を小さくするため液噴流周囲に微粒化用空気を流し,空気速度を変えながら噴霧粒子径の測定実験を行った。その結果,微粒化用空気速度を上げると平均粒径は急激に小さくなり,微粒化用空気速度が小さい条件では,キャビテーションの形態が平均粒径に大きく影響することが分かった。微粒化用空気速度を300m/s以上にすると,平均粒径が20ミクロン以下になった。このことから,液噴流への微粒化用空気の衝突方法を工夫することによって,噴霧粒子径をさらに小さくすることが可能であることが分かった。以上の実験結果により,ノズルを設計する際の定性的な指針を得ることができた。
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