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マイクロ流路内における流体混合反応および気液間物質移動に関する研究

微通道内流体混合反应与气液传质研究

基本信息

批准号：
17760140
负责人：
伊藤靖仁
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760140/
关键词：
反応流混相流マイクロチャネル流体混合化学反応振動

项目摘要

本研究では,マイクロ流路内における物質輸送を促進する技術を開発することを目的としている.今年度は,マイクロ流路内における気液間物質輸送機構の解明と輸送量の定量的な評価を行った.さらに,昨年度液流混合の促進手法として極めて有効であった機械的振動を付加する手法を気液間物質輸送に対して適用した.行った実験の詳細は以下の通りである.液流(水)と気流(二酸化炭素)を直径500ミクロンの円管型マイクロ流路に供給し,流路内に気泡流・スラグ流・環状流などの流れの各種形態を形成させた.排出部から出てきた液流に溶解した二酸化炭素量を全有機炭素濃度計を用いて評価した.その結果,物質移動容量係数は流れの形態によらずに気体の流入速度に比例することが明らかになった.また,気泡流,スラグ流,スラグ-環状流と気体の流入量が増大するに従って物質移動容量係数が大きくなる傾向を示す一方,スラグ-環状流,環状流,チャーン流では,物質移動容量係数に大差はないことが明らかになった.しかし,ほとんどの条件下における物質移動容量係数が従来用いられ来た気液接触型工業装置のその値より大きいことから,微細管を用いたガス吸収法は,従来のガス吸収法に比べて極めて高効率であると結論づけられた.また,開水路型実験装置に対しても同様の実験を行った.幅1mm,長さ150mmの微小開水路を用いて実験を行った結果,物質移動容量係数はマイクロ流路内流れの気泡流と同程度であることが明らかになった.さらに,これらの装置の液流供給部に振動発生装置を設置する実験も行ったが,その影響はほとんど見られなかった.したがって,振動を付加する手法は気液間物質輸送には有効ではないと言える.しかし,マイクロ流路内での気液間物質輸送量は,通常のマクロスケールの装置に比べて極めて高効率であることが明らかになった.

This study aims to promote the development of technology for the transport of substances in fluid paths. This year, the quantitative evaluation of the transport capacity of the liquid-to-liquid substance transport mechanism in the flow path was carried out. In recent years, the method of promoting liquid mixing has been applied to mechanical vibration and material transportation between liquids.行った実験の详细は以下の通りである. Liquid flow (water) and gaseous flow (diacidified carbon) have diameters of 500 m2 and are supplied to tubular flow paths, and bubble flow, gas flow, annular flow, and various forms of flow are formed in the flow paths. The discharge part of the liquid flow dissolves the amount of acidified carbon and the total organic carbon concentration meter is used for evaluation. As a result, the mass transfer capacity coefficient is proportional to the inflow velocity of the substance. The increase of the mass transfer capacity coefficient of bubble flow, annular flow, and ring-like flow indicates that the mass transfer capacity coefficient of bubble flow, annular flow, and ring-like flow has a large difference. Under these conditions, the mass transfer capacity coefficient is higher than that of the absorption method. For example, open water type equipment can be used for the same operation. Width 1 mm, length 150 mm and small boiling water channel, the results show that the material movement capacity coefficient is the same as the bubble flow in the channel. In addition, the liquid flow supply part of the device is set up to generate vibration. The vibration is applied to the transportation of substances between liquids. The amount of substance transported between liquids in the flow path is usually higher than the efficiency of the device.