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2006 年度 実績報告書

気液相変化理論に基づくナノ・ミクロスケール乾燥モデルの構築と新規乾燥技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 17360099
研究機関九州工業大学

研究代表者

鶴田 隆治  九州工業大学, 工学部, 教授 (30172068)

研究分担者 長山 暁子  九州工業大学, 工学部, 助教授 (60370029)
谷川 洋文  九州工業大学, 工学部, 助手 (80197524)
キーワード気液相変化 / 乾燥 / 分子動力学 / 三相界面 / マイクロ波減圧乾燥 / 濡れ性 / 凝縮係数
研究概要

被乾燥物を加熱昇温する温風乾燥や逆に冷却する凍結乾燥とは異なり,加熱や冷却のためのエネルギーを一切使わず,常温下で蒸発潜熱のみを供給し,高品位で高効率な乾燥を可能とする新規乾燥技術を開発するための研究を行った.その方法として,マイクロ波常温乾燥技術を新たに開発し,その有効性を示した.すなわち,減圧環境下においてマイクロ波を間欠的に照射し,被乾燥物の温度制御を行なうことによって蒸発潜熱のみの供給が可能であり,高品位な乾燥を実現できることを示した.同時に,被乾燥物内部に存在するマイクロチャンネル内における気液相変化と水分輸送を考慮し,海産物の場合には気液界面抵抗が無視でき,チャンネル内の粘性抵抗が支配的であることを明らかにした.一方,乾燥に係わる固体面上の液膜についてのナノスケールの輸送現象を明らかにするために,非平衡分子動力学シミュレーションによる解析を行ない,チャンネル壁における付着水の濡れ挙動を検討した.この分子動力学解析により,固体面上の微細構造によって液体の濡れ挙動が変化し,接触角の変化によって液膜の蒸発挙動に変化が生じること,および接触角と表面粗さとの関係を示す相関式が得られた.さらには,凝縮係数の実験測定を行なうための実験システムを構築した.当初は,液柱ジェットの蒸発実験を考えたが,計測の安定性を考慮した結果,滴状凝縮法によって気液界面の熱伝達率を測定し,その値から凝縮係数を評価することが最善であることがわかった.その実験システムが完成したことにより,精度良い凝縮係数の測定・評価が可能となった.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] ナノ微細構造面の濡れ挙動に関する分子動力学的研究2007

    • 著者名/発表者名
      長山 暁子
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 73・728

      ページ: 1084-1091

  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulations of Interfacial Heat and Mass Transfer at Nanostructured Surface2007

    • 著者名/発表者名
      Gyoko Nagayama
    • 雑誌名

      Proceedings of the MicroNanoChina 2007 MNC2007-21410

      ページ: 1-10

  • [雑誌論文] 間欠照射と外気導入によるマイクロ波減圧乾燥の乾燥促進2006

    • 著者名/発表者名
      鶴田 隆治
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 72・723

      ページ: 2761-2766

  • [雑誌論文] 海産物の乾燥過程における内部輸送抵抗の評価 (マイクロ波減圧乾燥と温風乾燥との比較)2006

    • 著者名/発表者名
      林 伊久
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編 72・721

      ページ: 2249-2255

  • [雑誌論文] Nonequilibrium Molecular Dynamics Study on Interface Heat and Mass Transfer2006

    • 著者名/発表者名
      Gyoko Nagayama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th International Heat Transfer Conference NAN-28

      ページ: 1-12

  • [雑誌論文] Internal Resistance of Sea Food in Warm-air Drying and Microwave-Vacuum Drying2006

    • 著者名/発表者名
      Takaharu Tsuruta
    • 雑誌名

      Drying 2006 - Proceedings of the 15th International Drying Symposium(IDS 2006) C

      ページ: 1273-1278

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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