高温下におけるサブミクロン粒子の乱流凝集

亚微米颗粒在高温下的湍流团聚

基本信息

批准号：
60035047
负责人：
湯晋一
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Environmental Science
财政年份：
1985
资助国家：
日本
起止时间：
1985 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

種々の工業プロセスから粉塵は高温乱流エアロゾルとして排出される。これらの粉塵粒子を分離除去する場合、慣性効果が小さく、また分子拡散の効果もさほど大きくないサブミクロン粒子の分離捕集が最も困難であり、したがってこれらの粒子を凝集させ、大粒子に成長させると集塵効率を飛躍的に増大することができる。その為には凝集機構を明確にしておかなければならない。そこで我々が導出した理論式および実験によって乱流凝集機構を明らかにした。これまでに行なわれてきた乱流凝集実験は、エアロゾルを攪拌槽中に密封して長時間(分単位)攪拌するものや、管内を流動させるもので容器壁や管壁にエアロゾル粒子が主に乱流沈着し、凝集量のみを測定することは困難であった。沈着は大粒子ほど良く起るので凝集を打消す方向に働き、測定される凝集量は真の値よりもはるかに小さい。粒子と流体の相対速度を考慮していない、凝集量を小さく見積るSaffmanand Turnerの式で乱流凝集機構が検討されてきたのはそのためである。上記したように沈着による誤差が大きいため実際に気流の乱流中で起っている乱流凝集量は従来考えられていたものよりもはるかに大きいと考えられる。粒子と気流の相対速度を考慮した我々の理論式はSaffmanand Turnerの値よりもはるかに大きな凝集量をあたえる。これの実験的な検証を行なった。我々の実験では沈着による誤差を可能なかぎり小さくして凝集量を測定できるように、攪拌時間はごく短時間(秒単位)とした。また短時間での乱流凝集量を大きくするために試料エアロゾルとして高濃度N【H_4】clエアロゾルを用いた。その結果数秒間で平均粒径が1.5倍程度にまで凝集がおこり、我々が導出した理論式の値ともよく一致した。そして実験値と理論値を細部にわたって検討することによりほぼ乱流凝集機構を明らかにすることができた。

灰尘从各种工业过程中排出，因为高温湍流气溶胶。在分离和去除这些灰尘颗粒时，最难分离并收集几乎没有惯性的亚微米颗粒，并且在分子扩散方面不太有效，因此，当这些颗粒聚集并成长为大颗粒时，粉尘收集效率可能会大大提高。为此，必须明确定义凝血机制。因此，我们使用我们得出的理论方程和实验阐明了湍流聚集机制。在到目前为止进行的湍流聚集实验中，气溶胶颗粒主要沉积在容器和管的壁上，在该容器和管的壁上，气溶胶颗粒被密封在搅拌箱中，并长时间搅拌（以分钟为单位），或者在管中搅拌，或者在管中流动，使其难以单独测量聚集的量。颗粒越大，聚集越好，因此测量的聚集量远小于真实值。这就是为什么在Saffmanand Turner方程中研究了湍流聚集机制的原因，该方程估计了聚集的量小，而无需考虑颗粒和流体的相对速度。如上所述，由于沉积造成的误差，湍流中实际发生的湍流聚集量被认为比以前想象的要大得多。考虑到粒子和气流的相对速度，我们的理论方程式比Saffmanand Turner的值更大。这是通过实验测试的。在我们的实验中，搅拌时间设置为非常短（以秒为单位），因此沉积引起的误差尽可能小以测量聚集量。此外，将高浓度N [H_4] Cl气溶胶用作样品气溶胶，以增加短时间内湍流聚集的量。结果，平均粒径在几秒钟内聚集到约1.5倍，这也与我们得出的理论方程式的值非常吻合。通过详细检查实验和理论值，几乎可以阐明湍流聚集机制。