2016 Fiscal Year Annual Research Report
Separation of Condensate Gas Using a Supersonic Swirling Flow
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26420116
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
瀬戸口 俊明 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (90145186)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松尾 繁 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60229424)
塩見 憲正 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80284610)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超音速旋回流 / コンデンセートガス / 非平衡凝縮 / 気液分離 / 数値計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，化学物質を全く使用せず，流体力学的現象のみを利用したコンデンセートガス（凝縮性気体）の分離・抽出技術の確立に向けた基礎研究である．具体的には，空間中の凝縮性気体が加速膨張する際に生ずる凝縮現象と旋回流の組み合わせによる凝縮性気体の分離・抽出の可能性，および装置の小型化の可能性を調べることを目的としている．
その結果，旋回を伴う超音速流れ場では旋回を伴わない流れと比べ，ノズル上流側と下流側の形状に係わらず，インナー壁側における音速線と凝縮の開始点は上流側に移動し，旋回を伴う場合のノズル出口での液滴の質量流量分布はよりアウターノズル壁寄りとなり，この傾向は開き角が大きい場合のほうが顕著となることを明らかにした．また，ノズル出口での液相の半径方向分布は旋回を有する場合には外管壁側に寄ることを示した．さらに，液相の半径方向分布比の値には出口形状と比較して入口形状が強い影響を及ぼすことを示すとともに旋回流の影響を効果的に得るのに最も好適な形状を示した．
最終年度では，固体微粒子が多く含まれる場合の非均一凝縮現象を伴う超音速環状旋回流の流れを数値的に調べた．その結果，固体微粒子数と固体微粒子半径の値に係わらずスワール数の増加とともに核生成率が最大値となる位置は上流側に移動した．また，液相の半径方向分布比はスワール数に依存することがわかった．これらの傾向は，均一凝縮の場合と大きな差はないことがわかった．
本研究期間において得られた結果より，旋回を有する場合には凝縮開始点の上流側への移動と液相の質量流量が増加すること，また装置出口近傍のアウター壁側に液滴が寄る傾向が顕著になること，さらに入口形状やノズル下流側に開き角を設けることも液滴を寄せる効果があることがわかり，凝縮現象と旋回流の組み合わせにより凝縮性気体の分離・抽出ができること，また装置の小型化が可能であることを示した．
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Research Products
(7 results)
