スラリの超音波計測法に関する研究

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本研究は指向性の強い高周波の超音波を利用して、不透明液体である微細固体粒子スラリ中の球粒子の抗力を測定するとともに、スラリへの超音波計測法の適用条件を明らかにすることを目的として、今年度の研究を実施した。本研究によって得られた成果は以下の通りである。1.供試スラリと物性測定:微細固体粒子として、カ-ボンブラック(以下C.B.と略)とカオリンを用い、測定対象のスラリ濃度をそれぞれ0.1%-5%及び0.5%-1%とした。水平円管流れの層流及び乱流域の圧力損失デ-タが測定され、供試スラリのレオロジ方程式が求められた。C.B.スラリの2%以上では非ニュ-トン流体モデルである指数則モデルが適用出来ること、また、それ以外のスラリではニュ-トン流体として扱えることが明らかにされた。得られた乱流域のデ-タは指数則モデルにおけるDodge-Metznerの式と良く一致することが明らかにされた。2.スラリ中の球の抵抗測定:直径が6.35mm-14.96mm範囲の20種類の供試球が上記スラリ中の落球実験に用いられ、レイノルズ数が10^3-3x10^4の範囲でそれらの抗力計数が測定された。0.1-0.5%のC.B.スラリで抗力係数が最大約15%減少する抵抗減少効果が得られた。さらに、この現象が生ずるレイノルズ数の領域は従来から明らかにされている希薄高分子溶液の場合とほぼ等しいことを実験によって明らかにし、球の境界層剥離に及ぼす微細固体粒子の粒子径や密度の影響を指摘した。3.超音波の減衰:スラリ中の超音波の減衰がスラリ濃度及び微細固体粒子の粒子径や密度等の物理的性質に依存することを明らかにし、減衰が最も少ない超音波の周波数の存在を示した。