| 研究課題/領域番号 |
15560147
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
峯元 雅樹 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10315103)
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| 研究分担者 |
宮入 嘉夫 九州共立大学, 工学部・機械工学科, 教授 (10309734)
松隈 洋介 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (70282241)
井上 元 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (40336003)
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| キーワード | メタンハイドレート / エアーリフト方式 / 分解・ガス化 / 自己ガスリフト / 格子ガスオートマトン法 / 気固液三相流モデル |
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| 研究概要 |
本研究ではエアーリフト方式による深海底のメタンハイドレートの高性能回収法の提案を目的とし、配管内全体のマクロな流動とハイドレートの分解・ガス化に注目したミクロな流動に着目した。特に、
1.ハイドレートの分解・ガス化時の熱伝達係数測定と解析による分解・ガス化のモデル構築
2.配管内全体にわたる気固液三相流の流動の理論構築と解析
の二項目を重点的に解明するとともに、二項目の解析手法を連成させてシステム全体の性能を評価した。
1の項目では、メタンハイドレートの模擬物質であるフロンハイドレートを用いた分解実験と格子ガスオートマトン法による解析により,流体中のハイドレート分解速度を決定するNusselt数とReynolds数の関係式が得られた。本研究より得られた分解速度式は、通常固体壁周りの熱伝導に用いられるRanz-Marshallの式よりも2-3倍Nu数が大きくなることがわかった。
2の項目では、1の項目で得られたハイドレート分解速度を構成方程式に用いた非定常一次元気固液三相流解析プログラムを作成した。解析結果は報告者等が有する塔高5m程度のガスリフト装置や、他の研究者等の実験結果とのよい一致を示した。このプログラムを用いて実機規模のガスリフトシステムの動特性を把握した。その結果、メタンハイドレートが配管内でガス化する「自己ガスリフト効果」が起こる可能性が有ることが分かり、ガスリフト方式が経済的にも有効であることを示した。
以上の実験と解析により、コスト最小化のための最適ガス吹き込み位置の検討、ガス化したメタンの駆動源としての利用可能性の検討を行い、深海底からのメタンハイドレート高効率回収システムを提案し、実システムの可能性があることが分かった。
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