表面波制御による液膜流を媒介とした熱および物質輸送の高性能化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650232
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 宮良 明男 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (80219823)
• Keywords: 液膜流 / ガス吸収 / 表面波 / 物質伝達

Research Abstract

本研究では,数値計算および実験により,(1)表面波が熱および物質伝達を促進するメカニズムを解明すること,(2)性能を支配する種々のパラメータについて熱および物質輸送が最適になる表面波の条件を明らかにすること,(3)そこで得られた知見に基づいて実機において表面皮を発生させる手法を開発すること,(4)表面波による熱および物質輸送の高性能化を行う技術を確立すること,を目的に研究を行っている.
今年度は,物質拡散方程式を解き濃度場の計算を行うプログラムを開発し,2次元波状液膜流のガス吸収現象の解析を行った.それにより,波状液膜流においては,液膜表面でガスを吸収した高濃度溶液が波の中に発生した循環流により液膜内に巻き込まれていくこと,またこの循環流によって波の後縁で液膜内部の低濃度溶液が液膜表面に供給されること,によってガス吸収が促進されることを明らかにした.この循環流の発生や大きさ,表面波によるガス吸収促進の程度は,表面波の周波数に依存しており,ある周波数で最適な値があることを示した.実験的研究においては,ガラス管内表面に水を作動流体とした液膜流を形成し,酸素を吸収させる実験を行った.そこでは,周波数発信機とスピーカによって人工じょう乱を与え,じょう乱周波数とガス吸収促進の関係を調べた.それにより,ガス吸収促進率は,じょう乱周波数が20〜30Hzで最大値を取り,じょう乱を与えない場合より,ガス吸収量が10〜30%程度多くなる結果を得た.
来年度は,計算条件を広げ,より系統的な検討を行う,実験の手法や測定精度の改善を行い,より信頼度の高い結果を得る予定である.