外力作用下での乱流混合反応機構の解明と高機能型反応器の開発

外力作用下湍流混合反应机理的阐明及高性能反应器的研制

• 批准号: 15656050
• 负责人: 小森 悟
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656050/
• 关键词: 液体混合反応; 物質移動; ガス吸収; マイクロスケール流れ; 反応乱流; 乱流混合反応; 混合促進; 反応器; 外力; 浮力対流

本研究では,マイクロ流路における流体混合反応や気液間物質輸送(ガス吸収)を促進させる手法を提案することを目的としている.昨年度までに,超音波振動板上に幅1mmの開水路型流路を作り薄膜流を形成させ,底面部から超音波(共振周波数950kHz)を照射したところ,自由表面が盛り上がり気液界面が激しく変動する様子が観察された.そこで本年度は,気体として二酸化炭素を,液体として純水を用い,流路内での液体の二酸化炭素濃度を全有機炭素濃度計を用いて計測し,流路内でのガス吸収量を定量的に評価した.その結果,超音波を照射した場合には,超音波を照射しなかった場合に比べて,ガス吸収量が70%から90%程上昇することが明らかになった.一方,円管に気相と液相を供給し,管内に気液二相流を形成させた場合における気液間物質輸送(ガス吸収)の基本特性を明らかにするために,ガラス製二股マイクロ流路を用いて実験を行った.直径500μm,主流方向長さ200mmの二股流路に純水と二酸化炭素を供給し,気体・液体の流入量を変化させることにより流路内に形成される流れの形態(気泡流,スラグ流,チャーン流,環状流など)を変化させ,前述と同様の方法でガス吸収量を評価した.実験の結果,気体の流入速度が増大するに従ってガス吸収量も増大し,開水路の場合と等しい長さの流路を用いた場合にも飽和に近い状態が達成された.また,本方法は代表的なガス吸収装置である気泡塔やスプレー噴射等を用いる方法に比べて,非常に高効率でガス吸収を行うことができることがわかった.

In this study, the purpose of this study is to improve the performance of fluid mixing and anti-liquid transport (suction) in order to promote the implementation of the proposal. Last year, the ultrasonic vibration board on the 1mm open water flow path is used to form a thin film flow, the bottom face is illuminated by ultrasound (resonant wave number 950kHz), and the free surface is loaded on the liquid interface. For the current year, the amount of carbon diacidized in the body, the water in the liquid, the temperature of the total organic carbon in the flow path and the absorption capacity of the liquid in the flow path are calculated in this year. The results showed that ultrasound irradiation combined with ultrasound radiation, and the absorption of ultrasound was 70% and 90%, respectively. On one side, the liquid phase is supplied to the liquid phase, and the liquid two-phase flow in the tube forms the basic characteristics of the liquid phase transport (suction). The two-strand flow path is used in the pipeline. The diameter is 500 μ m, the mainstream direction is long 200mm two-strand flow, the water diacid carbon is supplied to the tank, and the flow rate of liquid into the body is reduced. The flow pattern (bubble flow, cooling flow, ambient flow, ambient flow) is formed in the flow path. The same method is used to determine the absorption capacity. The result of the experiment shows that the flow rate of the body is very high, the suction volume is very high, and the long-term flow paths such as open waterways are closed and close. The device represented by this method is very high in terms of the absorption rate, and so on.

项目成果

Practical Large-Eddy Simulation Technique for Turbulent Reacting Flows

湍流反应流实用大涡模拟技术

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc. of WCCM VI in conjunction with APCOM'04 (CD-ROM)
• 作者: S.Komori;T.Michioka;R.Onishi
• 通讯作者: R.Onishi

The effects of trip wires and a round-rod grid on the reactive-diffusive mechanism in a liquid plane mixing layer with a chemical reaction

绊线和圆棒网格对化学反应液面混合层反应扩散机制的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Advances in Turbulence 10
• 作者: Y.Ito;S.Komori
• 通讯作者: S.Komori

Ming-Jiu Ni: "Projection Methods for the Calculation of Incompressible Unsteady Flows"Numerical Heat and Mass Transfer. B・44. 553-574 (2003)

倪明玖：“不可压缩非定常流计算的投影方法”数值传热传质 B·553-574（2003）。