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最近、深海底に賦存するマンガン団塊を場鉱するのにエアリフトポンプを適用することが関心を集めている。
この研究の目的は垂直管内の団気液三相流れにおける固体粉子の複雑な流動状態を明らかにして、エアリフトポンプの設計に対して有用な資料を得ることを目的としている。実験は全長5m、パイプ径30mmの透明アクリルパイプを用いて行ない、また固体粒子としては直径1.46mm、5.16mm、12.5mmの色つきガラス球を用いている。また実験はスラブ流、フロス流の領域で行なわれている。
この研究で得られた主な成果は以下の通りである。
(1)固体粒子は水スラグ中および気体スラグと管壁の水膜中に存在する。また固体粒子径が大きい場合には水膜が張り出して粒子を覆っている。
(2)団体粒子の輸送量は浸水率が大きいとき、粒子径が小さい場合が大きい。
(3)水の管内平均体積率は浸水率が大きい場合が大きく、供給空気量の増加に伴い減少する。三相流の水と固体粒子の体積率の和は二相流の場合の水の体積率に比べいく分小さくなっている。
(4)管内平均上昇速度は、空気が最も大きく次いで水、固体粒子の順である。固体粒子の局所的上昇速度は水スラグ部でほぼ等しく、気体スラグ部で減速していき、次のスラグに入ると急激に加速される。
(5)管内静圧の変動は供給空気量の増加に伴い大きくなるが、変動の周期には著しい差異は認められない。
なお実験の継続として、エアリフトポンプの管内に生ずる脈動流れについて、その発生機構等を現在研究中である。
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