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本研究では、粒状固形物の合成樹脂管内スラリー輸送において、堆積限界度域の固形粒子の流動特性ならびにメカニズムを明らかにするため、(a)スラリー流動の濃度分布、速度分布および水力勾配などの設計項目に関し、基礎的な実験データを正確に集積する技術を開発すること、(b)理論的な考察を進め、実験結果を十分な精度で説明し得る計算方法を確立すること、の2点に研究の重点が置かれた。その結果、次の結論を得た。
(1)合成樹脂管の流動摩擦係数は流動様式ならびに輸送条件によって変化する。(2)スラリーの流速を減少させて、その値を堆積限界速度に限りなく近づけるとき、滑動層の高さが増加し、スラリーの流速に対する管底上の粒子の相対速度は急激に減少する。しかし、固体粒子が管底に静止し始める堆積限界速度の解析には、何らかのしきい値の考え方の導入が必要である。(3)ストロボ発光システムとデジタルビデオカメラを組み合わせた高解像静止画像解析のソフトウェア手法を開発した。これによって、吐出し濃度が約12%までのスラリーの流動状態を解析し、輸送条件の変化に応じた速度分布ならびに濃度分布の変動状況を正確に把握することが可能となった。(4)粒度分布の大きな粒状固形物を含むスラリーが流動するときの圧力損失の計算方法として、新たに修正Wasp法を提案し、その実用性を確認した。(5)流動様式の的確な評価方法について検討し、均一度パラメータを算出し得る簡便な計算式を提案した。(6)水平管路内のスラリー堆積層の抗力の算定において、層が粒子と水より構成されると見なす一体型モデルに基づいて動摩擦係数を計算するとき、粒子のみが抗力として働くとして計算値よりも、4割程減少することが明らかとなった。
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