2022 Fiscal Year Annual Research Report
Segment length as an operating parameter of micro multiphase flow
| Project/Area Number |
21H01706
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
外輪 健一郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (00336009)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永木 愛一郎 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80452275)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | セグメント流 / マイクロ流路 / 物質移動速度 / 物質移動係数 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
気液セグメント流はマイクロ流路における混相流の重要な流動形態である。従来セグメントの長さを調節するには流量を変化させるほかなかったが、我々は昨年度の研究で高速に開閉できるバルブを導入することで、流量を変化させることなくセグメント長さを制御することに成功した。本年度はその技術を活用して、流量が一定の条件のもとでセグメント長さの変化が気液界面を通じた物質移動速度に及ぼす影響を調査した。実験ではまずフラスコ内の水に窒素をバブリングすることで溶存酸素を除いた。その水を内径約1.6mmのマイクロ流路を通じて循環させ、その流路の途中から空気を導入することでセグメント流を形成させた。空気の導入流路には高速に動作するバルブを設置し、これを適切な周波数で開閉することでセグメント長さを変化させた。水が循環する流路内で発生させたセグメント流であってもバルブの動作数を変化させることでセグメント長さを制御できることを確認した。発生したセグメントの長さは1.0mmから3.5mmであり、バルブ開閉の周波数だけでなく流量にも依存して変化した。フラスコ内の水の溶存酸素濃度の上昇速度をもとにセグメント流での物質移動速度を求めた。その結果、周波数を大きくしてセグメントを短くすると物質移動係数が増大することが確認された。しかし、周波数が大きすぎる条件では物質移動係数は一定となった。セグメント長さの変化が小さくなることやマイクロ流路内で水の溶存酸素濃度が飽和したためと考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、１年目にセグメント長さの制御を可能とし、２年目にセグメント長さが物質移動速度に及ぼす影響を解明する計画であった。現在までその計画通りに進捗している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
流量が一定の条件のもとでセグメント長さを制御する技術を確立し、さらにセグメント長さが物質移動速度に及ぼす影響を定量的に明らかにすることができた。次年度は気液反応を実施し、セグメント長さが反応の生成物に及ぼす影響を検討する。最終年度となるので研究全体を総括する。
|
