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

基本信息

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

项目摘要

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.

这项研究旨在提出一种促进微流通道中流体混合反应和气液材料转运（气体吸收）的方法。到去年，在超声隔膜上创建了一个宽度为1 mm的开放通道通道，并形成薄膜流，并从底部受照射超声波（共振频率为950 kHz），并观察到气体液体界面以升高表面并暴力地升高。因此，在今年，使用二氧化碳作为气体和纯净水作为液体，并使用总有机碳浓度计测量流动通道中液体的二氧化碳浓度，并定量评估流动通道中气体吸收的量。结果，可以发现，与未辐照超声波相比，与超声波相比，超声波的吸收量增加了约70％至90％。同时，将气相和液相提供给圆管，然后将气相放置在管道内。为了阐明气体液体传输的基本特征（气体吸收）时，形成气体两相流量时，使用玻璃制造的微流通道进行了实验。将纯净水和二氧化碳提供给分叉通道，直径为500μm，长度为主流方向，并通过改变气体和液体的流入量（气泡流动，槽流量，浮动流量，流动流量等）在流动路径中形成相同的流动量和相同的气体吸收量，并评估了相同的量，并对其进行了评估。实验表明，随着气体流入率的增加，气体的吸收量增加，即使使用等于开放通道的长度等于空间，也达到了接近饱和度。此外，与使用气液塔或喷雾剂注入的方法相比，这种方法能够以很高的效率进行气体吸收，这些方法是典型的气体吸收装置。