多成分系管内固気二相流におけるトリボチャージの多重分布の測定と解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305054
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 増田 弘昭 京都大学, 工学研究科, 教授 (90026310)
• 研究分担者: 丸山 博之 京都大学, 工学研究科, 助手 (90303867) ; 田之上 健一郎 京都大学, 工学研究科, 助手 (70293892) ; 松坂 修二 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10219420)
• キーワード: 管内固気二相流 / 摩擦帯電 / トリボチャージ / 帯電量分布 / 初期電荷 / 平衡帯電 / 混合粉体

研究概要

管内固気二相流での粒子の摩擦帯電(トリボチャージ)に関する実験的検討を行った。粒子の帯電現象は初期電荷の影響を受けるが、管を長くして粒子と管壁との衝突回数を増やすと粒子の平均帯電量および帯電量分布に変化が見られなくなる。これは、電荷の移動に関する平衡状態の存在を示すものである。本実験では、螺旋管を用いることによって粒子と壁との衝突頻度を高め、確実に平衡状態まで帯電を進行させることにした。粒子の濃度が低いとき、粒子と壁との衝突に関して物理的な制約がないので電荷の移動は十分に行われる。しかし、粒子の濃度を高くすると粒子同士の衝突確率は増えるが、粒子と壁との衝突確率は減少するので摩擦帯電は生じにくくなる。また、強く帯電した粒子の割合が減少するので分布の幅は狭くなる。次に、多成分の混合粉体に拡張するために、正帯電性の粉体と負帯電性の粉体を同時に螺旋管に流して帯電量分布を測定した。二台のテーブルフィーダーを用いると、それぞれの粉体を任意の質量流量で供給することができる。各粉体をエジェクター型分散機で気流中に分散させたのち合流させた。混合粉体の帯電量の分布を測定した結果、低濃度では各粉体の帯電量分布の一次結合の結果と一致したが、濃度を高くすると、その濃度における帯電量分布の一次結合の結果よりも分布の幅は狭くなった。これは、正・負に帯電した粒子にクーロン力が働き、凝集によって電荷が打ち消されたためと考えられる。凝集粒子の存在は、気流中を浮遊する粒子径を測定することによって確認することができた。

研究成果

• [文献書誌] S.Matsusaka, H.Masuda: "Theoretical analysis of electrostatic repulsive forces between coated particles in gaseous systems"Proc. 4th World Congress on Particle Technol., Sydney. (CD). 455 (2002)
• [文献書誌] S.Matsusaka, H.Umemoto, M.Nishitani, H.Masuda: "Analysis of electrostatic charge distributions of fine particles in gas-solids pipe flow"Proc. 4th World Congress on Particle Technol., Sydney. (CD). 452 (2002)
• [文献書誌] A.Ema, K Tanoue, H Masuda: "Effective contact area for charge transfer between metal target and impacting particles"Proc. 4th World Congress on Particle Technol., Sydney. (CD). 114 (2002)
• [文献書誌] K.Tanoue, M Yamamoto, A Ema, H Masuda: "Unstable behavior of electrostatic particle deposition"Proc. 4th World Congress on Particle Technol., Sydney. (CD). 29 (2002)
• [文献書誌] K.Tanoue, S.Sugiyama, M.Nakata, H.Masuda: "Experimental study of electrostatic particle deposition using tribo-electrification"Proc. 6th International Aerosol Conference, Taiwan. (CD). 89-90 (2002)