固液二相流ポンプにおける脈動現象に関する研究

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液相と固相からなる作動流体を使う固液二相流ポンプの性能は清水ポンプの場合より複雑である。羽根車流路における固形物の濃度分布は時間的および空間的に変化することによって、ポンプの運転に与える影響を把握することは、ポンプの開発、設計および安全運転上重要な課題である。本年度では、固液二相流れがポンプの定常性能および非定常特性に及ぼす影響を解明することを目的とし、4種類粒子濃度の混合液に対して、固液二相流ポンプ羽根車内の変動流れ場を実験的に調べた。実施項目(1)固液二相流遠心ポンプ実験装置及び総合測定システムを構築した。(2)供試二相流ポンプの定常性能試験を行った。(2)ポンプの吸込み側、吐出し側およびケーシング壁面の半径方向数カ所の変動圧力を計測し、ポンプの脈動特性を調べた。(3)透明な吸込カバーを用いて、羽根車内の二相流れを可視化した。得られた結果(1)清水流に固体粒子が混入することにより、ポンプの全揚程および効率は低下する。また、効率の低下は全揚程の低下より大きい。(2)羽根車間の集積平均清圧分布は、圧力の低下が見られるが清水と同様なパターンを示す。(3)固液二相流は、羽根車入口で翼列作用の低減が見られた。(4)羽根車入口付近における混合液の圧力変動は、清水の方が大きいのに対して、ポンプの非定常性能に直接係わる吐出し側の圧力変動は逆の傾向を示す。(5)羽根車内の粒子は一様に分布せず、羽根車に入口付近または羽根の圧力面に多く分布する。(6)羽根車流路内粒子の空間濃度が、吐出し濃度より少ないことから、粒子相対速度の半径方向の成分は清水より大きいと推測された。