| 研究課題/領域番号 |
14550183
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
西村 龍夫 山口大学, 工学部, 教授 (90136135)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2002年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 発熱反応 / レイリー・テイラー不安定 / プルーム / 拡散 / 流通式リアクター / 微細機械加工 |
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| 研究概要 |
反応界面において生じる現象を利用して、マイクロリアクター内での化学反応を促進する方法を検討するための研究を行った。反応系としてNaOH-HClの発熱中和反応を用い、pH指示薬の色変化を画像処理で解析することで界面での反応状態を調査した。本研究の主な結論は次の通りである。
1)回分式リアクター内の反応過程についての調査:ヘル・ショウセルを用いて、NaOHとHClの水溶液による2層界面反応場を形成させた。濃度比が1に近い場合には、HCl水溶液の方がNaOHよりも密度が小さいことより、両層の密度差を考慮して界面が安定になる場合と不安定になる場合の両方について検討した。上層がNaOHで下層をHClとした不安定な界面の場合、レイリー・テイラーの不安定性によって反応速度が促進されること、更に、プルームの形成、成長・融合、分離・消失という3つの過程で反応が進行することが明らかとなった。一方、下層をNaOHとした界面が安定な場合には、反応生成物の層が上部のHCl層より軽いことに起因する下降流のため、界面に複数の突起が出現する様子が観察された。
また、どちらの系でも両層の濃度が低い場合には発熱の影響は無視されるが、濃度が高くなると、発熱の効果は無視できなくなり、熱と物質の同時移動による複雑な対流現象が観察された。
2)流通式リアクターの特性の調査:マイクロリアクターを模擬した流通式装置を作成し、流れの影響を検討する実験を行った。流路幅は200-500マイクロメーターとした。
溶液の濃度や流量を変化させて界面における反応の状況や混合開始の条件について調べ、また、流路に与える発熱の効果を調査した。
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