2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a fine particle synthesis process with flexible control of the size distribution of produced particles using liquid-liquid slug flow
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18K04828
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
藤岡 沙都子 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 専任講師 (50571361)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液液スラグ流 / フローリアクター / 界面 / 循環流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では互いに不溶な二液が交互に流れる液液スラグ流を用いた生成粒子径分布の柔軟な制御が可能な微粒子合成プロセスの開発を目指す。そのために、液スラグ形状予測のための推算式を確立し、形状に基づいた圧力損失予測の推算式を提案し、さらに種々の操作条件が液スラグ内部の循環流強度に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
前年度までに、スラグ長さや界面形状を予測する推算式を提案し、液液スラグ流をシリカ粒子連続合成の反応場として応用した。操作条件が平均粒子径やCV値に及ぼす影響が見られ、これは分散相スラグの内部循環流動状態の変化によるものと考察されたものの、詳細は未解明であった。
そこで本年度は種々の操作条件がスラグの内部循環流に及ぼす影響を明らかにするため、内径2mmの円管を用いて液液スラグ流を形成させ、PIV解析により分散相スラグ内の流速分布を解析した。具体的には、二液が合流するスラグ形成部と流れが十分に発達する下流部の２箇所で解析を行った。
スラグ形成部においては連続相に対する分散相の流量比が1以下の場合に分散相内部に強い循環渦が形成されることが明らかになった。下流部では、分散相スラグ内流速のスラグ界面移動速度に対する相対速度の分布を求めた。その結果、分散相スラグ内の前縁側に循環流が形成され、後縁側には停滞領域が存在する様子が可視化された。分散相スラグ全体を均一に混合し滞留時間分布幅を減少させるため、操作条件が循環流サイズに及ぼす影響を解析した結果、スラグ移動速度の増加、流量比の増加ならびに連続相粘度の増加が分散相スラグ内部の循環領域を拡大させることが明らかになった。
以上、微粒子合成のための反応場として液液スラグ流を利用する際のプロセス設計に重要な知見が得られた。
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Research Products
(4 results)
