2014 Fiscal Year Research-status Report
ディフューザ型流路を用いた高濃度パルプ繊維の分散促進と最適化
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26420127
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
角田 勝 近畿大学, 工学部, 教授 (60113403)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 紙・パルプ / ディフューザ型流路 / パルプ繊維濃度 / 繊維分散 / ヘッドボックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
製紙業界では、地球温暖化防止に関するCOP15の消費エネルギー削減目標に向けて、また東日本大震災復興および原発問題による電力節約のために、脱水設備の小型化と省エネルギーが強く求められている。そのため、業界では、これまでの0.5～0.8％の低濃度パルプ液から、高濃度パルプ液中でも繊維分散が可能となる抄紙機ヘッドボックスについての技術開発と、それに関わる学術的研究が急務となっている。そこで、本研究では報告者が開発したパルプ繊維濃度評価技術や流れ中の繊維挙動に関する知見から、ディフューザ型流路を用いて高濃度パルプ繊維の分散を促進してその制御を図るとともに、ヘッドボックス内流路の最適化を探求するものである。
初年度（平成26年度）は文献調査を行いつつ、実機のハイドロリック型ヘッドボックスの形状を参考に、広がり角が12°の透明アクリル製ディフューザ型試験流路を製作した。ついで、単相水流の場合について速度分布や乱れ強さの分布、ならびに圧力分布に関する基本的な流れ場情報を取得した。これらの情報を基に、広範なパルプ液濃度および流速における圧力分布を求めるとともに、比較的低濃度でのパルプ液における濃度分布を調査した。
その結果、次のような知見が得られた。1.ディフューザ内の圧力分布は流入流速やパルプ液濃度によって大きく異なり、単相水流の場合よりかなり複雑な様相を呈する。2.ディフューザ出口での圧力回復は層流の場合、流速が低いほど、また濃度が高いほど大きくなるが、乱流化すると低くなる。3.ディフューザ内における濃度の均一性は、低流速の場合あまり変わらないが、中流速の場合出口部で高まる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「9.研究実績の概要」でも報告しているように、初年度での文献調査や実験装置の製作は概ね達成できている。しかしながら、年度途中での増幅器の不調と可視化装置の点検・調整のため、ディフューザの入り口と出口の拡大比が異なる流路については、その製作と圧力分布の測定および濃度分布の解析が滞こうている。この点から「やや遅れている」と自己評価している。
ディフューザ内のパルプ液流れの挙動は単相水流の場合よりもかなり複雑で、広範一様な調査から、今後は研究内容（条件）を集約することも考えられる。なお、このような状況下ではあるが、パルプ液管内流れのレオロジー基本特性について研究成果を発表することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度の研究成果に見られるように、ディフューザ流路内の圧力分布・パルプ繊維の挙動や出口部でのパルプ繊維分散の度合いは、流入流速と繊維濃度で異なる複雑流れとなっている。これらの挙動を広く解明することも重要ではあるが、製紙業界で求められている繊維分散の促進とその制御を研究期間内で図るためには、実機での条件下で研究を進めることも肝要である。
そこで、特徴的な流れパターンについてその重要度を計り、抄紙工程に対して代表的な流れパターンを取り上げて研究を推進することとする。
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| Causes of Carryover |
平成26年度途中での増幅器の不調と可視化装置の点検・調整のため、一部の試験流路の製作とその実験を行うことができず、その研究経費（物品費）が次年度使用額となっている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成26年度の研究成果から、パルプ繊維の分散制御を図るためにはさらに拡大比の異なる多種の試験流路が必要になってきており、次年度使用額はその費用に充当する計画である。
他の経費は、成果をとりまとめるための費用（学会発表旅費および英文校閲費用など）となっている。
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Research Products
(2 results)
