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管内固気二相流のオンライン計測法について理論的および実験的に検討した。本計測法は、粒子が管内を通過するときの単位時間あたりの衝突帯電量、すなわち、発生電流に基づいている。ここで提案した新しいシステムでは、材質の異なる2本の検出管を直列に配置し、二つの発生電流値に対する関係式を解析的に解くことによって、粉体質量流量および粒子帯電量を同時に求めることができる。なお、これまで指摘されてきた初期電荷の影響は、この方法によって除くことができた。
発生電流の自動演算処理では、二つの帯電特性値(有効接触電位差がゼロとなるときの単位質量あたりの粒子帯電量)が重要な因子になる。この帯電特性値は、粒子と壁の材質で決まる固有値と考えられていたが、流速に依存することが分かった。ミクロンオーダーの微粉体を用いると、低流速では粒子沈着量が増加し、帯電特性値はゼロに漸近した。一方、高流速では粒子の壁面沈着占有率は数%以下であるが、流速が増加するほど帯電特性値が大きくなった。これは、粒子衝突時の瞬間的な静電気特性の変化が原因と考えられる。流速を増加することによって、2本の検出管の帯電特性値の差を大きくすることが可能であり、これによって粉体質量流量および粒子帯電量の計測精度を向上できることが分かった。
本研究は、実用的な計測法の開発という目的を有しているが、それだけに止まらず、微粉体の動的帯電現象という工学的に興味深いテーマを対象としており、帯電メカニズムの解明を含めた詳細な検討を今後も進めていく予定である。
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