| 研究概要 |
近年,新素材粒子の開発において流動層を用いる試みが盛んに行われているが,最近の流動層技術および研究の大きな動向として流動層操作領域の拡大があげられる。円筒状の容器に粒子を充填し,その容器を回転させ殻状の粒子層に容器外周部からガスを流し粒子を流動化させる「遠心流動層」は新しい流動層技術の一つとして注目されている。遠心流動層は高速流動層に匹敵する高ガス操作が可能であり,新材料分野などで取り扱われている超微粒子の流動化技術として最適であるといわれている。しかし遠心流動層に関する研究は極めて少ない。特に装置のスケ-ルアップに伴う流動諸特性(気泡,粒子の飛び出し,フリ-ボ-ドのガス流れなど)の変化についての報告は全くなく,実用化にむけてはこれらの知見が不可欠であり,本研究ではこれらの影響を明らかにすることを目的とする。層外径14cmの遠心流動層装置を用いて装置幅及びガス出口径を変化させ,流動諸特性の実験を行い,これらの結果と研究代表者らが蓄積してきた過去の実験結果を基に,遠心流動層のスケ-ルアップの流動諸特性に及ぼす影響について考察した。
流動層内の気泡は粒子混合,反応速度,層内伝熱などに大きな影響を与えるが,遠心流動層内の気泡についての情報は全く得られていない。本研究ではまず,横型遠心流動層の気泡の形状,大きさ等を写真撮影により実験的に検討し,それらの推算式を得た。
次に装置中心部のガス出口の大きさを変化させて,層上部(回転円筒中心部)のフリ-ボ-ド部での粒子の挙動をビデオ等で観察すると共に粒子の装置外への飛び出し量を定量的に評価した。フリ-ボ-ド部での粒子の軌跡を運動方程式から数値計算によって求め,粒子の飛び出し量との関係を考察した。これらの結果からガス出口径と粒子飛び出し量の関係を明らかにすると共に,装置のスケ-ルアップに伴う粒子の飛び出しの変化について基礎的知見を得た。
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