2014 Fiscal Year Annual Research Report
ベンチュリ管内気液二相流における界面輸送現象の利活用
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25820055
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
金子 暁子 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40396940)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 気液二相流 / ベンチュリ管式微細気泡発生装置 / 物質輸送 / 化学反応 / 音速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．ベンチュリ管内物質輸送現象を利用した化学反応技術について．CO2をバブリングさせるとpH値は低下し，CH4，N2ではpH値は上昇することがわかった．ベンチュリ管内の見かけ流速が速い条件において，N2とCH4気泡の急激な気泡崩壊を確認した．CH4気泡の急激な気泡崩壊が起きる条件でpH値が顕著に減少した．これよりベンチュリ管内の気泡崩壊により，pHを低下させる化学反応が生じている可能性が示された．さらに派生して，オゾンガスを気相とした場合，オゾン水の生成にもベンチュリ管式微細気泡発生装置が利用可能であることが示唆された．
定電流法を用いたボイド率計測法の開発では，電気信号からボイド率に換算するためのアルゴリズムをMaxwellの理論を適用することで，分散気泡流へのボイド率計測を可能とした．また，その誤差を10%程度に抑えることができた．さらに高速インラインボイド率計測が可能であることを示した．
２．ベンチュリスクラバー（VS）による放射性粉塵除去技術について．ベンチュリ管内圧力分布がラバルノズルにおける超音速流と相似であり，VS内部で超音速流が生じる可能性が示された．気相流速をパラメータに実験した結果，液相の自給停止が生じる条件があり，ベンチュリスクラバーの運転には最適な流入条件が存在することが示唆された．
３．分散系気液二相流の音速について．ベンチュリ管内気泡崩壊現象により生じた圧力波の伝播挙動を実験的に調べた．可視化と圧力の同期計測から，ボイド率とベンチュリ管下流に伝播する圧力波の速度には相関が見られ，ボイド率の増大とともに非線形的に圧力波の速度が減少することが示された．また，気液二相流における均質流モデルの音速の予測式との一致を確認した．さらに，ボイド率の増加とともに圧力値の減衰量が減少することが確認され，圧力波の伝播挙動はボイド率の影響を受けることが示された．
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