液添加・軽量大径粒子流動層の基本特性-流動層式介護入浴システムの基礎研究-

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875144
• Research Institution: Kochi National College of Technology
• Principal Investigator: 永橋 優純 高知工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (80208040)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横川 明 高知工科大学, 知能機械システム工学科, 教授
• Keywords: 流動層 / 湿潤流動層 / 流動化促進 / 熱伝達率 / 粗大粒子流動層 / 低密度粒子流動層 / 液添加流動層

Research Abstract

本研究は従来一般的な流動層とは異なり、少量の液添加により流動化促進が起こる「液添加・軽量大径粒子流動層」に関する基礎研究である。この流動層は工業化に対して有益な多くの特長を有するが、本研究ではその基本特性を明らかにした上で、その流動化促進メカニズムを特定することを目的としている。
これまでの研究で明らかになったことは、(i)流動化促進は特定の粒子・添加液条件下で起こる。適度な大きさの固液凝集体が形成されることにより粒子間の実質気流速度が増速され、それにより流動化が促進される。(ii)流動化促進された流動層では、流動化開始速度が乾いた層の場合よりもより低い速度域に移動し、添加液量が層の嵩容積の10%の場合で約30%速まる。また熱伝達率は乾いた層の場合に比べ約6倍ほど増大する。このとき層での圧力損失の増大は10%程度である。熱伝達率の増大は添加された液相への伝熱量が加わるから当然の結果だが、他の類似システムに比べはるかに少ない圧力損失で大きな熱伝達率が得られることが分かった。伝熱量の増大には、伝熱管上の濡れ面境界における蒸発潜熱による移動熱量が寄与していることも分かった。
現在は、(i)の実験結果などを利用して、共同研究者のJ.Graceらが固気液3相流動層で開発した"Gas Perturbed Liquid Model"を改良した"Liquid Perturbed Gas Model"を本特殊流動層へ適用し、モデルの妥当性を検討している。途中経過ではあるが、領域分けすることでモデルと実験結果との一致は良く、本モデルの妥当性を示す結果が得られている。今後、現在のモデルヘ固液界面特性の項を組み込むことで、より一般的な流動化促進モデルの構築を試みる予定である。