混合廃棄物の乾式素材分離技術の高度化に向けた流動層内での物体浮沈メカニズムの解明

阐明流化床中物体的浮沉机理，推进混合垃圾干料分离技术

基本信息

批准号：
21H03646
负责人：
押谷潤
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Okayama University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

昨年度明らかとなったアルキメデスの原理にある浮力と重力とは異なる力が流動層内の物体に作用することをさらに検討するため、電子天秤に吊るしたステンレス球の流動層内での重量測定に基づいて見積もった見掛け浮力から重力を差し引いた値を求めた。この値が正の場合は物体が浮揚し、負の場合は沈降することになる。流動層の風速と層高を変化させて様々な高さでその値を求め、同条件で行った球の浮沈実験の結果と比較した。まず、浮沈実験により昨年度と同様に風速が大きい場合は密度差から沈降すると予想された球が沈降しない結果を得ると共に、流動層表面に近い上部では見掛け浮力から重力を差し引いた値が大きな正の値となり、想定される浮力よりも極めて大きな上向きの力が球に作用することが明らかとなった。また、同条件で様々な高さで壁面での空気圧測定を行うと共に、圧力センサーを内包した球を流動層内の様々な高さに固定して球上下での空気圧力差を測定した結果、高さ方向での空気圧力差が局所的かつ瞬時に大きな値となることが明らかとなり、上記の極めて大きな上向きの力が空気圧力差に起因するものであることが示唆された。数値シミュレーションにおいても物体浮沈と空気圧力差の関係を検討した結果、風速が大きい場合に粉体や気泡の激しい運動に起因する局所的かつ瞬時の大きな空気圧力差が生じることと、その近傍において球が浮揚することが明らかとなった。以上により、流動層内での物体浮沈のメカニズムとして流動層内には局所的不均一性があり空気圧力差に基づく圧力勾配力も物体に作用する力として考えるべきであることが見出され、研究課題名に挙げた混合廃棄物の乾式素材分離技術の高度化に向け、アルキメデスの原理に基づかない力への配慮の重要性が示され有意義な結果であると思われる。

为了进一步检验去年揭示的阿基米德原理中与浮力和重力不同的力作用于流化床中的物体的事实，我们测量了悬浮在电子天平中的不锈钢球的重量。该值是通过从估计的表观浮力中减去重力来计算的。如果该值为正，则物体将悬浮，如果为负，则物体将下沉。通过改变流化床的风速和床高来获得不同高度下的数值，并与相同条件下进行的球体漂浮实验的结果进行比较。首先，和去年一样，我们通过浮沉实验得到的结果是，当风速很大时，由于密度差而预计会沉降的球并没有沉降，并且在靠近表面的顶部在流化床中，从表观浮力中减去重力得到的值很大并且为正，很明显，比预期浮力大得多的向上力作用在球上。此外，我们在相同条件下测量了不同高度的墙壁上的气压，还将装有压力传感器的球固定在流化床的不同高度处，测量了球顶部和底部的气压差。可以看出，高度方向的气压差局部瞬间增大到很大，这表明上述巨大的向上力是由气压差引起的。通过数值模拟考察物体的升降与气压差之间的关系，我们发现，当风速较高时，由于粉末和气泡的剧烈运动，会出现局部、瞬时较大的气压差，并且附近存在很大的局部瞬时气压差，很明显它处于悬浮状态。根据上述结果，发现流化床内存在局部不均匀性，作为物体在流化床内上升和下降的机制，并且基于气压差的压力梯度力也应被考虑为这被认为是一个有意义的结果，因为它表明考虑不基于阿基米德原理的力的重要性，以推进混合废物的干材料分离技术，该技术被列入主题的标题。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Reverse to forward density segregation depending on gas inflow velocity in vibrated fluidized beds

与正向密度偏析相反，取决于振动流化床中的气体流入速度

DOI：
10.1063/5.0138556
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Jiang Zhaohua;Tsuji Takuya;Oshitani Jun;Washino Kimiaki;Tanaka Toshitsugu
通讯作者：
Tanaka Toshitsugu

固気流動層中における物体浮沈運動の非接触3次元測定

固气流化床中物体漂浮运动的非接触三维测量

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大塚耀子; 嘉多山智貴; 原田周作; 辻拓也; 押谷潤
通讯作者：
押谷潤

気系流動層中における粗大物体の混合・偏析挙動（濃度の影響）

气态流化床中粗粒物的混合与偏析行为（浓度的影响）

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中雄大; 辻拓也; 田中敏嗣; 鷲野公彰
通讯作者：
鷲野公彰

FPM-SE: A numerical model for dense gas?solid flows with large non-spherical object

FPM-SE：具有大型非球形物体的稠密气固流数值模型

DOI：
10.1016/j.ces.2022.118149
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
4.7
作者：
Tsuji Takuya;Sakamoto Yuya;Harada Shusaku;Uemoto Koshi;Oshitani Jun;Washino Kimiaki;Tanaka Toshitsugu;Kajiwara Hirokazu;Matsuoka Kei
通讯作者：
Matsuoka Kei

Unstable sphere sinking in a fluidized bed at higher air velocity; 1) experimental study

不稳定的球体在较高风速下在流化床中下沉；