Exploration and development into formulation engineering of anomalous transport with high freedom

高自由度异常输运配方工程探索与发展

基本信息

批准号：
21KK0261
负责人：
増田勇人
金额：
$ 7.57万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022 至 2024
项目状态：
已结题

项目摘要

揺らぎを伴うテイラー渦流系では高速熱・物質輸送，いわゆる異常輸送現象がしばしば観測され，化学プロセス強化技術への展開が期待できる。令和3年度から開始した科学研究費補助金若手研究「高分子流体系におけるテイラー渦流の異常輸送現象の解明と速度論構築」を発展させるために，本研究では高分子流体に制約されず，より高自由度な異常輸送を引き起こす系の探査とその応用について研究を行っている。令和4年度はカオス的な流動を利用した伝熱強化と，物質内部構造の制御を目的として，非定常撹拌槽内流れにおける液体凍結現象を検討した。撹拌システムはブラシレスDCモータ，減速機，PC制御システムで構成されるものを製作し，高精度に撹拌速度および方向(時計まわり，半時計まわり)を制御可能なシステムを構築した。液体には様々な濃度のスクロース水溶液を用いた。撹拌方向を周期的に変化させるカオス的な撹拌を行うことで過冷却度が大きくなることが示され，相変化（ここでは液体凍結）のような非平衡かつ不安定な熱力学的状態の遷移とカオス流動において何らかの因果関係があることが示された。また，本知見を応用し，非定常撹拌を用いたアイスクリームのフリージング実験を行った結果，定常撹拌に比べ，内部構造のより強固なアイスクリームサンプルの製造が可能となった。これは非定常攪拌による伝熱強化だけでなく，気泡の取り込みや脂肪球の凝集が促進されたことが一因と考えられ，今後さらなる検討を行う。

在具有波动的泰勒涡流系统中，经常观察到高速热和材料转运或所谓的异常运输，并且有望将其扩展到化学过程加强技术。为了制定一项赠款的科学研究赠款，“了解泰勒涡流系统中泰勒涡流电流的异常运输现象并构建动力学”，该研究始于2021年，这项研究正在对探索系统进行研究，从而导致更灵活的非正常运输，而无需限制了polymer flimers fliMeriDs且应用程序和应用程序，并且它们的应用程序及其应用。在2022财年，我们研究了不稳定的搅拌罐中流动液体冷冻现象，目的是使用混沌流量加强传热并控制材料的内部结构。搅拌系统由无刷直流电动机，降速器和PC控制系统组成，以及可以高精度控制搅动速度和方向（顺时针或逆时针）的系统。将各种蔗糖溶液用作液体。结果表明，混乱的搅动会改变搅拌的方向，从而定期提高过冷的程度，表明非平衡的过渡与不稳定的热力学状态（例如相变（此处，液体冷冻）和混沌流量）之间存在一定的因果关系。此外，使用此发现，我们使用不稳定的搅拌进行了冰淇淋的冰淇淋实验，结果，可以生产具有比稳定搅拌更强的内部结构的冰淇淋样品。人们认为这是部分原因是因为不仅会因不稳定的搅拌而加强传热，而且还促进了气泡的摄入量和脂肪球的聚集，并且将来还将进行进一步的研究。