| 研究課題/領域番号 |
10650737
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
横谷 真一郎 日本工業大学, 工学部, 教授 (80049692)
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| 研究分担者 |
井口 学 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00043993)
高木 茂男 日本工業大学, 工学部, 助教授 (30265368)
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| キーワード | 微細気泡の生成 / 旋回流 / 漬浸ノズル / 反応界面積 / 介在物除去 / 気泡付着法 |
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| 研究概要 |
精錬・連鋳プロセスにおける微細気泡の生成は介在物序除去のみならず、反応界面積の増大による反応促進等において極めて重要な課題となっている。水銀を満たした円筒容器(内径40mm)内の水銀に旋回(容器壁面近傍の周速度が0〜1.3m/sの範囲で変化する)を付与した状態で、容器壁の気泡ノズル(内径0.5mm)から空気を注入して、ヴィデェオを用いて気泡微細化の可視化を行ない、検討した。その結果以下の事項が明らかにされた。気泡ノズルからの空気注入量を0.53cm^3/sとしたとき、生成される気泡径は壁面近傍の周速度0.8m/sでは2.5mmから5.5mm、周速度1m/sでは1.5mmから5.5mm、周速度1.15m/sでは1.5mmから6.5mmの間に分布しているが、周速度が増大するに従って、それぞれの気泡の最小径(臨界気泡径)の頻度が増加している。また、周速度。1.15m/sの条件で空気供給量を0.23cm^3/sから0.79cm^3/sまで変化させても気泡最小径(臨界気泡径)1.5mmが存在する事が明らかとなった。気泡ノズル出口で半球状の気泡に作用する遠心力による力と表面張力による力が静的に釣合いその状態でノズル出口で気泡が離脱すると仮定して解くと容器(浸漬ノズル)内に生成される臨界気泡半径bはb=(1/2)^<1/3>(1/w)(2Rσ/ρ)^<1/2>:w;内壁近傍の最大周速度、R;浸漬ノズル半径(容器内径)、σ:溶鋼(水銀)の表面張力、ρ;溶鋼(水銀)の密度で表示され、実験値とかなり良く一致していた。これを溶鋼の場合に適用すると水銀の場合の臨界半径の2倍強であった。以上の式により容器内の溶液に旋回を付与した場合の臨界気泡径を予測出来ると共に、従来困難とされていた、表面張力の大きい金属液体の微細気泡の生成方法に指針を与えるものと思われる。
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