| 研究概要 |
本研究の目的は,溶解性気泡乱流における「気泡挙動と物質移動の関係」を明らかにし,「濃度拡散と相間物質移動の制御」を達成することであったが,実施計画に基づいて実験・モデル解析を行った結果,以下の成果を得た。
1.ガスリフト作用による二酸化炭素の海洋処理(GLAD)システム内における気泡群の溶解素過程を検討するために,定位置固定型気泡溶解装置を用いた物質移動速度の評価および気泡追跡装置を用いた高速度可視化解析を通じて,気液界面の波動特性を詳細に調べた。
2.この界面波動の促進により,溶解速度を増大させる制御技術が可能であることが見出され,二酸化炭素溶解促進/制御のための設計・操作確立に向けて有用な基礎データを得た。
3.GLADシステムを模倣するための気泡群分散システムを製作し,光ファイバープローブによる気泡分散特性の自動サンプリング解析システムを構築し,気泡間相互作用下にある気泡流の統計的把握とコヒーレント構造化について有用な知見を得た。
4.上記とは別の(透過型)光ファイバープローブを製作し,異なる蛍光pH指示薬を用いた溶解成分拡散の測定に適用した。
5.気泡追跡装置および蛍光pH指示薬による溶解成分拡散測定法により,気泡間相互作用下にある気泡に対してその周辺の二酸化炭素溶存濃度分布を定量的に測定し,気泡周辺の局所流れ構造と濃度拡散パターンとの相関性について検討した。得られた可視化データとプローブ・データを組み合わせることにより,気泡流構造化プロセスにおける気泡周辺の物質拡散ダイナミックス,特に拡散の促進・制御,に関して理解を深めることができた。
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