音波印加による廃棄物高温処理の効率化

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650731
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: KOMAROV Serg 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (20252257)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 守 名古屋大学, 大学院・工学研究科・材料プロセス工学専攻, 助教授 (70023273)
• Keywords: 音波 / 廃棄物 / 高温処理 / 燃焼 / 気相中熱伝達 / 気相中物質移動 / 音波周波数 / 音波強度

Research Abstract

1.音波印加による気相中熱伝達の促進効果
アクリル容器内の中心に100μm^φ×0.1m^Lのpt線を垂直に設置し、装置両端の2つのスピーカーから定常音波を照射した。Pt線に電流パルスを流して800℃まで加熱後、放冷してpt線温度の経時変化の測定結果から固-気界面の気相側熱伝達係数を推算した。実験は、装置内の定常音波がPt線の位置で変動速度V_<rms>が極大(流体粒子速度の腹)、または、音圧SPLが極大(音圧の腹)となる周波数条件下で行った。また、Pt線表面に上方から空気を吹き付けた場合の吹付けガスの速度V_gとV_<rms>、SPLの測定も行った。測定値は、音波印加のない場合の熱伝達係数h_0と、音波の周波数と変動速度を変化させたときの熱伝達係数hの相対比h/h_0としてまとめて、以下のような知見が得られた。1)h/h_0はV_<rms>の増加にともない増加する.2)Pt線が粒子速度の腹にある場合、h/h_0におよぼす音波の効果は周波数に依存しない。3)V_<rms>一定のとき、Pt線が粒子速度の腹にある場合にくらべて音圧の腹にある場合の方がh/h_0は大きい。4)ガスを吹き付けた場合は吹き付けていない場合と比較して、h/h_0に及ぼす音波の効果は減少する。
2.亜鉛粒子の凝集効率に及ぼす音波印加の効果についての実験
縦型の炉を用い、実験温度1000℃において、長さ2.5m、直径15cmのステンレス製反応管内に20gの亜鉛を下部のカーボンるつぼから蒸発させる.炉内を雰囲気をArとし,亜鉛蒸気含有Arガスの温度を制御することによって亜鉛微粒子を生成させた。反応管内に音波を印加しながら、ガス中の粒子をトラップして、その粒径と形状を粒度分布計および電子顕微鏡により解析した。音波の有無および音波の印加条件による粒度分布の変化について検討し,データを得つつある。

Research Products

• [Publications] S.V.Komarov,M.Kuwabara,M.Sano: "Suppression of Slag Foaming under Sound Wave Application"ISIJ International. 40,5. 431-437 (2000)
• [Publications] S.V.Komarov,M.Kuwabara,M.Sano: "Suppressing of slag foaming by a sound wave"Ultrasonic sonochemistry. 7. 193-199 (2000)