2007 Fiscal Year Annual Research Report
海底資源メタンハイドレート回収システムにおける自己ガスリフト効果の検討
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19360086
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
峯元 雅樹 Kyushu University, 工学研究院, 教授 (10315103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松隈 洋介 九州大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (70282241)
井上 元 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教 (40336003)
宮入 嘉夫 九州共立大学, 工学部, 教授 (10309734)
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| Keywords | ガスリフト法 / メタンハイドレート / 二相流解析 / 二流体モデル / 粒子離散法 / PIV法 / 壁面摩擦 |
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| Research Abstract |
深海底からのメタンハイドレートを回収するシステムとしてガスリフト法を提案し、その実用化及び高性能化を検討した。申請者らは、塔長5m、管径10cmのガスリフト装置を既に有しているが(基盤研究C課題番号:15560147平成15年度〜16年度)、本研究により、新たに塔長5.5m、管径23cmのガスリフト装置を作成し、吹き込みガス量と上昇液流量の関係を測定した。その結果、吹き込みガス流量が0.014Nm3/sの場合0.05m3/s程度の上昇液流量が得られ、従来の装置の最大値の約7倍の流量が得られることが分かった。また、比重1.4のプラスチック球を模擬ハイドレートに見立てて下部タンクに約500個配置したところ、上昇流と共に吸い上げ・回収が可能であることを確認した。この結果を二流体モデルによるシミュレーション結果と比較したところ、管径が大きくなるにつれて壁面摩擦の影響が重力の影響に対して相対的に小さくなり、逆に上昇管入口の縮流抵抗が無視できないことが分かった。このため、上昇管入口のみに着目した流動解析を差分法を用いて3次元で詳細に行うと共に、離散粒子法(Discrete Element Method:DEM)を用いた模擬ハイドレートの挙動を解析した。計算より求められた流動場は、トレーサー粒子の運動を追跡するParticle Imaging Velocimetry(PIV)法により測定した結果と良い一致を見た。また、模擬ハイドレートの挙動も実験と定性的に一致し、特に上昇管に吸い上げられる個数がほぼ一致することを確認した。これらの結果は、2008年7月にカナダで行われるハイドレートの国際会議(IGCH2008)で発表する予定である。
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