| 研究概要 |
将来的な高効率ケミカルプロセスとして期待される『マイクロ化学プラント』の発展には,試薬等流体を一定流量で連続・安定供給できる定量ポンプの開発が欠かせない.本研究はその定量ポンプとしてのマイクロ層流ポンプの開発を目的としている.本年度は,スケールアップモデルポンプの設計・製作,性能計測,変動圧力計測およびCFD(数値流体力学)解析を行い,層流ポンプのマイグロ化へ向けた基礎データを取得した.また,その結果をもとに『マイクロ化学プラント』用の設計仕様に対して,新たなモデルポンプを製作した.以下に,具体的成果を述べる.
1. スケールアップモデルの設計・製作と性能試験
従来の大形のものに対する既存資料をもとに,ポンプローターの主要構成要素である円板の,内径・外径,厚み,枚数,円板間隙間を定め,スケールアップモデル(ローター外径230mm,円板枚数230枚,円板間隙間0.5mm)を製作した.これを基準に,内外径比を3種(0.37,0.5,0.75),円板間隙間を2種変えたものを製作した.ポンプ性能試験を,設計回転数(1250rpm)を含めた3種の異なる回転数で行い,ポンプ特性の相似性を確認するとともに,壁面変動圧力測定,振動計測,CFD解析により,安定かつ高効率なローター形状として内外径比0.75,隙間0.5mmを見出した.
2. マイクロ層流ポンプローターの設計・製作
マイクロ層流ポンプの設計仕様を流量3.2L/min,揚程2mに定め,ローター外径50mmのモデルローターを製作した.ポンプ入口形状についてはCFD解析による子午面流線の結果からより適当な形状を見出し,ケーシングは従来設計に基づいて設計した.後者については,特に舌部形状がポンプ性能,圧力脈動に及ぼす影響が大きいことが予想されるため,次年度も引き続いてより詳細な検討を加える予定である.
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