超音波による微細固体粒子スラリの流れの可視化

使用超声波可视化细固体颗粒浆料的流动

• 批准号: 03650155
• 负责人: 渡辺 敬三
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650155/
• 关键词: 固液二相流; 微細固体粒子; 超音波計測; 円管内流れ; 速度分布; 抵抗減少; 流れの可視化

平均粒径が数μmの固体粒子が水の中に懸濁する低濃度スラリの流動はニュ-トン粘性として近似できるにもかかわらず,遷移が促進したり,球の抗力などを減少させる興味ある現象を呈することが知られている。本研究はこれらの流体の流動の様相を明らかにすることを目的として,今年度は円管内流れの超音波による流れの可視化を実施した。本研究によって得られた成果は以下の通りである。(1)光切断法による可視化;長さ約2m,直径22mmの垂直な円管内流れの実験装置を製作して,超音波による実験を行なう前に,水道水のみの光切断法による可視化とトレ-サ粒子の追跡による速度分布測定を実施した。ポアズイユの式と比較することにより,得られた実験値は最大誤差20%で一致することが明らかにされた。(2)超音波による可視化;上記(1)で用いた実験装置で電子走査形超音波断層装置による微細固体スラリの流れの可視化を実施した。供試微細固体スラリとして二酸化珪素及びカ-ボンブラックの重量濃度0.1〜5%で,流れの領域は層流及び乱流域である。トレ-サ用の粒子は混入させていない。得られた画像を時間送りして、その速度分布を定量的に求めた結果,いずれの供試スラリで濃度が3%以下であれば平均流速が7cm/sで限界流速としてみなせ,実験値は最大20%以内の似差で一致することが判った。また,得られた画像に対する高次反射によるゴ-ストの影響について検討した結果、パイプの肉厚をなるべく薄くし,材質についてその音波伝達速度が供試液体と極端な差を有しないことが望しいことが判った。以上、本研究のまとめとして微細固体スラリの超音波による可視化は特別なトレ-サ粒子を用いなくとも、平均流速が約7cm/s程度まで十分定量的測定に対する精度で実施できることが明らかにされている。

Solid particles with an average particle size of several μm are suspended in water at low concentrations, and the flow is accelerated by viscosity approximation, and the resistance of the sphere is reduced. The purpose of this study is to visualize the flow of fluid in a tube using ultrasonic waves. The results of this study are as follows: (1)The optical cutoff method is used to visualize and measure the velocity distribution of particles in a vertical tube with a length of about 2m and a diameter of 22 mm. The maximum error is 20%. (2)Ultrasonic visualization; note (1) above. Electronic walk-through ultrasonic tomography. Micro-solid flow visualization. The test fine solids are concentrated in 0.1 ~ 5% by weight, and the flow field is laminar and turbulent. The particles used in the process are mixed into the mixture. The results of quantitative determination of the velocity distribution of the images show that the concentration of the test sample is less than 3%, the average velocity is less than 7cm/s, the threshold velocity is less than 7cm/s, and the likelihood difference is less than 20%. In addition, the influence of high-order reflection on the image is obtained. The results of the investigation are as follows: the thickness of the meat is thin, the material is thin, and the speed of sound transmission is extremely different from that of the test liquid. As described above, the ultrasonic visualization of fine solids in this study is particularly useful for particle size measurement, with an average flow velocity of about 7cm/s and a very quantitative measurement accuracy.