気液二相流における気泡挙動と物質移動特性に関する研究

气液两相流中气泡行为及传质特性研究

基本信息

批准号：
17760602
负责人：
水田敬
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kagoshima 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-17760602/
关键词：
気液二相流物質移動特性気泡挙動二色レーザー誘起蛍光法 PTV PIV

项目摘要

本研究では、気泡挙動により気泡周囲の物質移動特性がどの様に変化するかを定量的に調べることを目的とした。本年度は、まず昨年度新たに構築したデジタルマイクロスコープシステムを使用した二色レーザー誘起蛍光法(以下、二色LIF法)によるpH分布測定とともに、Particle Image Velocimetry(PIV)により速度を同時に計測する手法について検討した。静止気泡からの溶解現象においては、非常に速度の低い鉛直方向の対流現象を対象とするため、PIV用粒子は水と精密に密度を合わせる必要があるが、市販PIV用粒子は、いずれも僅かに水と密度差があるものばかりで、本実験には不適であった。そこで、まず白色の水性ペンキを凝集させ、適切な大きさを持つ粒子を作製した。その結果、5分間の観察において、作製した粒子の組織的な浮遊・沈降現象は観察されなかった事から、水との密度差は無視小であるということが明らかとなった。そこで、本手法をSO_2静止気泡周囲の溶解現象へ適用したところ、ガスの溶解に伴うpH分布と速度分布の発達過程が明らかとなり、本系においては、まず速度分布が発達した後、pH分布が発達することが明らかとなった。さらに、ガスの溶解の進行とともに物質移動特性が変化するのは、周囲に形成される濃度場の発達過程と大きく関連しているということが明らかとなった。なお、本研究で得られた成果については、現在、学術誌へ投稿中である。

这项研究旨在定量研究由于气泡行为而导致气泡周围的传质特征如何变化。今年，我们首先使用两种颜色激光诱导的荧光方法（以下称为两种颜色LIF方法）使用新建造的数字显微镜系统，并同时使用粒子图像速度（PIV）同时测量速度。在固定气泡的溶解现象中，需要将PIV颗粒与水精确匹配，因为它们以非常低的速度垂直对流为目标，但是所有市售的PIV颗粒之间的密度差异很小，因此它们不适合此实验。因此，首先将白色水性油漆凝结以产生适当尺寸的颗粒。结果，在五分钟的观察过程中未观察到制备颗粒的系统悬浮液或沉积现象，很明显，颗粒和水之间的密度差已被忽略。因此，当我们将此方法应用于SO_2固定气泡周围的溶解现象时，伴随气体溶解的pH分布和速度分布的发育过程变得清晰，并且揭示了在该系统中，首先开发了速度分布，然后开发了pH分布。此外，已经揭示了随着气体溶解的进展，传质特征的变化与周围形成的浓度场的发育过程密切相关。从这项研究中获得的结果目前已提交给学术期刊。