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天然ガス有効利用技術として期待されている天然ガス液化技術やジメチルエーテル直接合成技術では、Fisher-Tropsh合成反応塔、すなわち微粒子を固体触媒とする高気相体積率・高粒子濃度の汚染系スラリー気泡塔の開発が要となるが、本気泡塔内で生じる高気相体積率汚染系固気液三相多分散気泡流に関する知見は殆んどない状況にある。そこで本研究では、この流れの理解・モデル化と数値予測技術の開発を目的とした。平成２６年度は、要素研究①気泡合体・分裂に及ぼす微粒子の影響及び界面活性剤が及ぼす気泡からの物質移動に関する実験とモデル化、②高気相体積率・高粒子濃度の汚染系気泡塔内流動特性の把握と実験データベース構築、③固気液三相気泡流の計算手法の開発について、これまでの成果をまとめて全体を俯瞰し、目的達成のために必要な追加実験、モデリング、計算手法拡張を適宜実施した。①については、これまでに得られた粒子濃度及び粒子径が気泡合体に及ぼす影響を数値計算用モデルとして再整理するとともに、界面活性剤が気泡からの物質移動に及ぼす影響を実験的・数値的に検討し、これらの成果を国際学術誌上で発表した。②については、非常に広い範囲の気相体積流束における気相体積率を種々の粒子濃度において計測し、これまでに例を見ない系統的実験データベースの整備を行った。その成果をまとめて気泡反応塔に関する国際会議において発表した。さらに、種々の気相入口条件における実験データベースも取得した。③これらの成果を基盤として開発した固気液三相流数値予測手法を用いて気泡塔内流動数値予測を行い、実験データとの比較を通してその妥当性を検証した。その結果、本技術により気泡塔内流動の良好な予測ができることを確認した。その成果は国際学術誌等で発表した。
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