2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Rheology measurement for Supercritical fluids by EMS system
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18K03569
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
細田 真妃子 東京電機大学, 理工学部, 教授 (40366406)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粘性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では独自に開発した粘性測定法である電磁駆動回転（Electro Magnetically Spinning: 以下EMS）システムを、通常の粘度測定手法を用いることができない 特殊環境下にある超臨界状態の流体の粘性計測に適用する。超臨界状態の流体、例えば超臨界二酸化炭素はすでに物質の高効率の抽出技術などに応用されている が、その状態のモニタリング技術、特にレオロジー計測技術は現在も限定的である。申請者を含む研究グループは最近、EMSシステムを開発し、密閉空間内での粘性のリモート計測に成功した。本研究ではこれを超臨界状態の流体に適用し、超臨界状態にある物質のレオロジー特性を明らかにするとともに、将来的に超臨界状態を利用した工学プロセスに提供するため物質の抽出状態のモニタリングなどの応用を行う。本年度は臨界状態の流体の粘性を精密計測できる新たな回転子の開発を行った。臨界状態の流体では一般に低粘性の有機液体などより粘性が小さく、ほぼ純水の粘性1/10である。このため純水の1/100程度の粘性である大気圧の空気を参照試料として用いた。低粘性に対応するため上部に接触半径の小さい回転支点を有し、かつトルクを受ける面積を拡大した直径80mmの大型の回転子を設計・製作した。この回転子による測定精度を見積もるために、大気圧の空気中での回転減衰時間を計測した。空気中で回転する回転子に対し、ある時刻に印加トルクを切断すると、支点部における摩擦トルクのために回転速度は徐々に低下する。このとき機械摩擦に加えて空気の粘性抵抗が働くと、回転数の減少には摩擦によるものに加えて指数減衰項が加わる。これを評価することにより空気の粘性を決定することができる。結果として空気の粘性を誤差数10％の程度で計測することができたことから、超臨界流体への適用が十分に可能であることが確認できた。
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