粒子特性を考慮した準剛体回転流による精密・高速分級方式の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15560156
• 研究機関: 愛知工科大学
• 研究代表者: 中林 功一 愛知工科大学, 工学部, 教授 (90024231)
• 研究分担者: 土田 陽一 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30144190)
• キーワード: 微粒子分級 / 粒子特性と分級 / エックマン数 / ロスビー数 / 分級性能 / 収率 / スケール則

研究概要

本研究の目的は広範囲の粒子物性(粉体微粒子の粒径、形状、真密度など)をもつ粒子状物質を高精度・高速に分級する技術を開発することである。平成15年度の研究実施計画のうち数値計算によるものについては、スチュワートソン層内の流れを容器形状(回転ハウジングと回転コアの形状)との関係において考察し、どのような流れ構造の変化が容器形状や、エックマン数、ロスビー数の変化に応じて生じるかという問題を解明すること。および、実用化を目指すためには、収率を増大させることにより生産性を高め、コスト削減を図ることが大切であるので、原料粉体溶液を直接、スチュワートソン層内へ流入させるような構造のものを考え出す必要がある。そこでこの目的に沿った研究結果を次の2編の論文として、日本機械学会東海支部講演会で発表した。
1.講演題目:準剛体回転流を用いた微粒子分級性能の数値的研究、2004年,3月。
2.講演題目:スチュワートソン層流れの数値的・理論的研究、2004年、3月。
ここで得られた結論の主なものは次のようなものである。スチュワートソン層内では、軸方向運動量輸送厚さが定義でき、エックマン数の1/12乗、1/3乗層の存在する。また、原料粉体溶液を直接、スチュワートソン層内へ流入させるような構造のものでは、装置外部から給水を加えることにより、粗紛産物を装置外部に取り出すことができ、分級精度は粒径の大きい方がよくなる。
次に、粒子特性のうち静電気による影響について考察した。溶媒(水)に微量の電解質(ここでは食塩を使用)を溶解し、分級実験を実施し、分級効率と濃度および電気伝導度と濃度との開発をそれぞれ調べた。現在は、微粒子の比重の変化に対応するスケール則の考察に着手し、理論的考察をもとに実験を開始する準備を行っている段階である。

研究成果

• [文献書誌] 中林功一, 土田陽一, 森西洋平, 木村一成: "軸対称回転容器内流れのスチュワートソン層と粒子軌道"日本機械学会論文集(B編). 69・692. 1364-1371 (2003)
• [文献書誌] Koichi Nakabayashi, Yoichi Tsuchida: "Accurate wet-type centrifugal classification using an almost rigidly rotating flow-classification principle and performance of the batch-type classification"Advanced Powder Technology. 15・1. (2003)
• [文献書誌] 土田陽一, 中林功一, 船橋秀史: "準剛体回転流を用いた2段分線方式の研究"粉体工学会、2003年度春期研究発表会講演論文集. 62-63 (2003)
• [文献書誌] 土田陽一, 中林功一, 鈴木智人: "準剛体回転流を用いた微分子分級性能の数値的考察"日本機械学会東海支部第53期総会講演会講演論文集. No. 43-1. 387-388 (2004)
• [文献書誌] 土田陽一, 中林功一, 三石浩貴: "スチュワートソン層流れの数値的・理論的研究"日本機械学会東海支部第53期総会講演会講演論文集. No. 43-1. 389-390 (2004)