高強度音波印加による高温プロセス俳ガス中の有害成分およびダストの低減

应用高强度声波减少高温工艺气体中的有害成分和粉尘

• 批准号: 16360452
• 负责人: KOMAROV Sergei V
• 金额: $ 6.85万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16360452/
• 关键词: 音波; 高温処理; 気相中熱伝達; 気相中物質移動; 音波周波数; 音波強度; NO還元速度; 数値解析

1.音波印加による気相中熱伝達の促進効果に関する基礎実験Tiディスク(直径200mm,厚さ50μm)をシリコンラバーヒーター表面に乗せ、断熱材をベースとしたAl_2O_3ブロック内部に水平に設置した。ディスク半径方向の表面温度分布を測定するため,熱電対10個をディスク下部に固定し,ヒーターで加熱した。同時に,ディスク表面の150mm上方に固定したチューブ(内径7.5mm)を通して空気を吹き付け,ディスク温度が安定するまで音波印加を施した。音波は,Hartmann噴気発音器を用い,ディスク表面から300mmの距離に設置して、周波数17.2kHz,強度148dBで発生させた。ディスク表面に対する音波入射角や空気流速,開始時の表面平均温度等を変化させながら,熱伝達係数を測定した。その他,ガス流れと伝熱現象について,CFDソフトウェアPhoenicsを用いて数値シュミレーションを行った。その結果,音波印加により,ディスク表面からの熱損失速度が最大3倍まで増加することが分かった。この影響は,空気流速及び音波入射角が増加するにつれて減少する。2.高温排ガス中NOにおける音波印加の効果に関する実験長さ80mm、内径6mm、外径8mmのグラファイトチューブを8本、束ねて石英製反応管に設置し、抵抗炉を用いてAr雰囲気で所定の温度(800〜950℃)まで加熱した。温度が安定した後、導入ガスをAr+NO(953ppm)ガスに切り替えて、NOとグラファイトとの反応を起こした。ガス分析計を用いて、排出中のNO濃度、CO濃度、CO_2濃度をそれぞれ測定した。NO濃度は混合ガス中の初期濃度から低下して、一定となった後、再びNO濃度が安定するまで音波発生装置を用いて反応管に音波(周波数6.9〜17.2kHz,強度148〜159dB)を印加した。現在、得られた音波印加前後のNO濃度差から音波の反応促進効果を検討している。

1. The base material for the promotion effect of heat transfer in the acoustic phase is Ti (diameter 200mm, thickness 50μm), which is set horizontally on the surface and inside of the heat transfer material Al_2O_3. The surface temperature distribution in the radial direction was measured. The temperature distribution in the radial direction was measured. At the same time, the surface of the tube is fixed above 150mm (inner diameter 7.5 mm), and the air is blown, and the temperature is stabilized. The Hartmann acoustic emitter was used at a distance of 300mm from the surface, with a frequency of 17.2 kHz and an intensity of 148dB. The angle of incidence of sound waves on the surface, the velocity of air, the average temperature of the surface at the beginning, etc. are changed, and the thermal coefficient is determined. In addition,CFD software can be used to calculate the temperature and temperature of heat transfer phenomena. As a result, the heat loss rate of sound waves is up to 3 times higher than that of surface waves. The effect of this is that the air velocity and the incident angle of sound wave increase and decrease. 2. High temperature exhaust of NO in the medium of sound wave effect is related to the length of 80mm, inner diameter of 6mm, outer diameter of 8mm, quartz reactor tube setting, resistance furnace with medium Ar gas set temperature (800 ~ 950℃) and heating. After the temperature is stabilized, Ar+NO(953ppm) is introduced. The concentration of NO, CO and CO_2 in the exhaust gas were measured by the method of analysis. The NO concentration in the initial stage of the mixing process decreases, and after a certain period of time, the NO concentration becomes stable again. The sound wave generator uses an inverted tube to generate sound waves (frequency 6.9 ~ 17.2 kHz, intensity 148 ~ 159dB). Now, the NO concentration difference before and after the sound wave was obtained, and the reaction promotion effect of the sound wave was discussed.