2021 Fiscal Year Annual Research Report
Flow assurance for three phase flow for deep sea mining
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20K14977
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
高野 慧 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (90636820)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 海洋鉱物資源 / エアリフト / 三相流 / 摩擦損失 / 体積率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度には高ボイド領域を主な対象とした固気液三相流移送試験を、内径26mmの塩ビ管や比重が2.5程度のガラスビーズを用いて実施し、気・液・固の各相の体積率や三相流が移送されることによる圧力損失のデータを取得した。また、令和2年度に引き続き、文献調査を行い、固気液三相流における各相の体積率や摩擦損失の推定手法の構築を試みた。
体積率の推定については、主に鉛直上昇管における気液二相流を対象に開発されているドリフトフラックスモデルの固気液三相流への適用について検討した。また、摩擦損失の推定手法については、均質流モデルや分離流モデルの三相流への適用について検討した。
前述の実験をとおして得られたデータ等と各種推定手法を用いて得られた結果を比較することで、それらの妥当性を調査した。その結果、ドリフトフラックスモデルや均質流モデルを用いて各相の体積率や摩擦損失が一定の精度で推定できることが示唆される結果を得た。
日本の排他的経済水域に広く賦存していることが知られている海洋鉱物資源の開発において、それら資源の有望な揚収手法の1つとしてエアリフト方式があげられる。当該方式での揚収システムにおいて、空気やガスと海水、及び資源である固体の固気液三相流の各相の体積率や三相流が移送されることによる摩擦損失の推定手法を構築することは、システムのガス抜きの必要性の有無や、ガス流入量・流入箇所、揚収可能な固相の体積率等、システムの設計・運用のための貴重な指針につながるため重要である。
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