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ゴミ焼却炉用集塵機内の混相流動によるバグフィルタ摩耗機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14350105
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関信州大学

研究代表者

日向 滋  信州大学, 繊維学部, 教授 (80007020)

研究分担者 姫野 修廣  信州大学, 繊維学部, 助教授 (20114887)
渡邉 義見 (渡辺 義見 / 渡邊 義見)  信州大学, 繊維学部, 助教授 (50231014)
小林 俊一  信州大学, 繊維学部, 助教授 (50225512)
鮑 力民  信州大学, 繊維学部, 講師 (10262700)
中沢 賢  信州大学, 繊維学部, 教授 (90021138)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
15,100千円 (直接経費: 15,100千円)
2004年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2002年度: 11,200千円 (直接経費: 11,200千円)
キーワードバグフィルタ / 混相流 / 集塵機 / アブレーション摩耗 / ショットビーニング / ダイオキシン / 粉塵 / 流の可視化 / 摩耗 / 磨耗
研究概要

本研究は集塵機内の混相流動機構及びバグフィルタ磨耗機構を解明し,これに基にして集塵装置の最適設計とフィルタの寿命が科学的にできるようにすることを目的に行った.
高速粉流体の流体衝突角度と単繊維摩耗量との関係を調べ,考察の結果,エロージョン摩耗によることが判明した。摩耗と関係する因子を整理し相関式を求めた。衝突角度30度,45度の低角度のものが他の高角度のものに比べると摩耗量に関係する破壊荷重の低下が著しいことがわかった。ついで実際のフィルタ繊維を通過する流体の流れ様相と粉塵粒子のフィルタ衝突角度および速度の統計的分布についてPIV(Particle Image Velocimetry)を使って計測した。バグフィルタは集塵機を模した小型混相流体の流動観察装置に取り付けた。バグフィルタが支持板に接触している表面では粒子が多く跳ね返っていることが分かった。メッシュの小さいフィルタは容易に目つまりを起こし,目つまりが始まると衝突角の小さい粒子は目つまりをしていない孔に向かって加速されて通過することが分かった。このような粒子が多いところではアブレーシブエロージョン摩耗が促進されることも判明した。
粉塵粒子がバグフィルタに衝突する角度は必ずしも排ガス主流とは一致せずあらゆる角度で衝突している。排ガス主流に対してバグフィルタ表面はあらゆる傾き角度を持つわけであるが,その傾き角(設置角α)の違いが粒子のフィルタ衝突角度頻度分布に影響する。摩耗に寄与する衝突角の粒子数が最大になる場合はバグフィルタ表面がどのような設置角度を持っているときかを詳しく調べた。
その結果,設置角が45度のとき衝突角が45度より浅い角度の衝突粒子が多くあり,アブレーション摩耗が起こりやすいことが分かった。
さらに粉塵を含んだフィルタの正確な摩耗量が必要であったが,磁性粉体を導入し,飽和磁化量を測ることによって摩耗量を的確に求められる新しい計測法を提案し,確認実験をした.ショットピーニング装置を用いポリイミド,耐熱ナイロンのバグフィルタの摩耗試験を行った結果,ポリイミドの方が集塵効率が高いことがわかった.強磁性体粒子の一つである純鉄を用いてバグフィルタの摩耗量を測定することに成功した.

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2004 2002 その他

すべて 雑誌論文 (8件) 産業財産権 (2件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] 繊維の高速粒子における摩耗2004

    • 著者名/発表者名
      佐藤康之, 飽力民, 桜井正幸, 日向滋
    • 雑誌名

      平成16年度繊維学会年次大会予稿集 59

      ページ: 177-177

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ゴミ焼却炉用集塵機内の模擬バグフィルタを通過する混相流動可視化2004

    • 著者名/発表者名
      島川聡, 日向滋, 姫野修廣, 飽力民, 渡邉義見, 市村市夫
    • 雑誌名

      日本混相流学会年会講演会2004講論集

      ページ: 315-316

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Study on the Visualization of Gas-Particle Two-Phase Flow through Model of Bag-filter in a Dust Collector of the Waste Incinerator2004

    • 著者名/発表者名
      S.Hinata, S.Shimakawa, N.Himeno, L.Bao, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc.of China-Japan Conf.on Mechatronics

      ページ: 99-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Wear of soft fabric by magnetic green compact-How to evaluate the life time of bag-filter in dust collector-2004

    • 著者名/発表者名
      Yu Hirai, Yoshimi Watanabe, Shigeru Hinata
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan 29.5

      ページ: 2073-2076

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Study on the Visualization of Gas-Particle Two-Phase Flow through Model of Bag-Filter in a Dust Collector of the Waste Incinerator2004

    • 著者名/発表者名
      S.Hinata, S.Shimakawa, N.Himeno, L.Bao, Y.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc.of China-Japan Conf.on Mechatronics

      ページ: 99-100

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Wear of Soft Fabric by Magnetic Green Compact-How to Evaluate the Life Time of Bag-Filter in Dust Collector-2004

    • 著者名/発表者名
      Yu Hirai, Yoshimi Watanabe, Shigeru Hinata
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan 29.5

      ページ: 2073-2076

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 繊維の高速粒子における摩耗2004

    • 著者名/発表者名
      佐藤康之, 鮑力民, 桜井正幸, 日向滋
    • 雑誌名

      平成16年度繊維学会年次大会予稿集 59

      ページ: 177-177

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ゴミ焼却炉用集塵機内の模擬バグフィルタを通過する混相流動可視化2004

    • 著者名/発表者名
      島川聡, 日向滋, 姫野修廣, 鮑力民, 渡邊義見, 市村市夫
    • 雑誌名

      日本混相流学会年会講演会2004講論集

      ページ: 315-316

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 物性計測によるフィルタの粉塵摩耗量の測定法2002

    • 発明者名
      渡邉 義見
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権番号
      2002-115501
    • 出願年月日
      2002-03-13
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 物性計測によるフィルタの粉塵摩耗量の測定法

    • 発明者名
      渡邉 義見
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権番号
      2002-115501
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐藤康之, 桜井正幸, 日向滋, 飽力民: "繊維の高速粒子による摩耗の測定"平成16年度繊維学会年次大会. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yu Hirai, Yoshimi Watanabe, Shigeru Hinata: "Wear of soft fabric by magnetite green compact - How to evaluate the lifetime of bug-filter in dust collector?-"IUMRS-ICAM 2003, The 8th IUMRS International Conference on Advanced Materials. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshimi Watanabe, Yu Hirai, Shigeru Hinata: "How can we evaluate the lifetime of bag-filter in dust collector : Wear of soft fabric by sintered magnetite compact"2nd Triangle Workshop on Advanced Fiber/Textile Science and Technology, NCSU. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺義見, 平井悠, 日向滋: "不織布の強磁性体粒子焼結体による磨耗-バグフィルタの粉塵摩耗量測定装置の開発-"平成16年度繊維学会年次大会研究発表会. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yu Hirai, Ick-Soo Kim, Yoshimi Watanabe, Shigeru Hinata: "Wear of Nonwoven Fabric by Ferromagnetic Sintered Compact - A New Technique for Measuring the Wear Volume of Bag-Filter by Ash Dust-"日中韓繊維シンポジウム. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 高松良介他4名: "衝撃荷重下での織物の摩擦特性の測定"日本機械学会北陸信越支部学生会講演論文集. 167-168 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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