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。

本研究的目的是定量研究气泡周围的传质特性如何根据气泡行为而变化。今年，我们将首先讨论使用去年新建的数字显微镜系统的双色激光诱导荧光法（以下简称双色LIF法）进行pH分布测量，以及使用双色激光诱导荧光法同时测量速度的方法。我考虑过粒子图像测速（PIV）。在静态气泡的溶解现象中，由于目标是速度非常低的垂直对流现象，因此PIV颗粒需要与水精确匹配密度，但市售的PIV颗粒的密度都非常低。它们与水的密度不同，因此不适合该实验。因此，他们首先将白色水性涂料聚集起来，形成适当尺寸的颗粒。结果，在5分钟的观察期间没有观察到所制备的颗粒的系统悬浮或沉降现象，这表明与水的密度差异可以忽略不计。因此，当将该方法应用于SO_2静止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展过程变得清晰，在该系统中，速度分布首先发展，然后pH分布发生变化。明确它将会发展。此外，已经清楚的是，随着气体溶解的进行，传质特性的变化很大程度上与气体周围形成的浓度场的发展过程有关。这项研究获得的结果目前正在提交给学术期刊。