Elucidation of anomalous transport phenomena and its application to process intensification

异常输运现象的阐明及其在过程强化中的应用

基本信息

批准号：
23656492
负责人：
OHMURA Naoto
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

Anomalous transport phenomena which give faster transport rate of physical properties such as heat and mass than its normal diffusion rate are often observed in non-equilibrium processes. This work tried to elucidate the mechanism of anomalous mass transport phenomena and apply these phenomena to chemical processes by focusing on the effect temporal-special perturbations. This work investigated anomalous mass transport phenomena in Taylor vortex flow and laminar flow in a stirred vessel with turbine impeller. It has been found that coherent structures in flow field and their steadiness are important factors for anomalous transport phenomena. If temporal or special perturbations are imposed a flow field with a resonant frequency with a coherent flow structure, the flow structure is stabilized and the anomalous transport is suppressed. On the other hand, perturbations breaking coherent, symmetry or steadiness structures are imposed, anomalous mass transport is dramatically enhanced. This work also proposed a novel hollow membrane separation process utilizing the above mechanism for enhancement of anomalous mass transport. This novel membrane separation process showed not only higher anti-fouling property but also higher permeability and rejection than an ordinary hollow fiber membrane separation process.

在非平衡过程中，通常观察到比正常扩散速率的异常转运现象（例如热量和质量）具有更快的物理性能（例如热量和质量）的速度。这项工作试图阐明异常的质量转运现象的机制，并通过关注临时特殊扰动的效果将这些现象应用于化学过程。这项工作研究了用涡轮叶轮搅拌容器中的泰勒涡流流和层流中的质量转运现象。已经发现，流场中的相干结构及其稳定性是异常转运现象的重要因素。如果将时间或特殊的扰动强加给具有连贯流量结构的谐振频率的流场，则流动结构稳定并抑制异常转运。另一方面，施加了扰动，破坏相干，对称性或稳定结构，异常的质量转运大大增强。这项工作还提出了一种新型的空心膜分离过程，该过程利用上述机制来增强异常大量转运。这个新型的膜分离过程不仅显示出更高的抗污染特性，而且还表现出比普通的空心纤维膜分离过程更高的渗透性和排斥。

项目成果

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专利数量（0）

ダイナミカルネットワーク方法論の撹拌槽内の粒子運動挙動解析への適用

动态网络方法在搅拌槽内颗粒运动行为分析中的应用

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Jia;T. Horie;N. Ohmura;平井雄也,白石昇平,山本大吾,塩井章久;山本大吾,向井敦志,塩井章久;佐藤通展;山本大吾,向井敦志,塩井章久;名和愛利香,塩井章久;今井昭寿,熊谷宜久,堀江孝史,大村直人
通讯作者：
今井昭寿,熊谷宜久,堀江孝史,大村直人

テイラー・クエット流反応装置を用いた連続操作による糖化プロセス強化

使用 Taylor-Couette 流动反应器连续运行增强糖化过程

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
堀江孝史;増田勇人;Hubacz Robert;大村直人
通讯作者：
大村直人

Segmented flow tubular reactorを用いたシリカ粒子生成プロセス強化

使用分段流管式反应器改进二氧化硅颗粒生产工艺

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
新戸浩幸;森貞真太郎;大塚惟,立石一矢,佐藤通展,堀江孝史,大村直人
通讯作者：
大塚惟,立石一矢,佐藤通展,堀江孝史,大村直人

Process Intensification of Water Purification Using Taylor Vortex Photocatalytic Reactor

使用泰勒涡旋光催化反应器强化水净化过程

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
Symposium Series: Proceedings of the 3rd European Process Intensification Conference
影响因子：
0
作者：
N. Jia;T. Horie;N. Ohmura
通讯作者：
N. Ohmura

Process Intensification of Continuous Starch Hydrolysis with a Taylor-Couette Flow Reactor

使用泰勒-库埃特流动反应器连续淀粉水解的过程强化

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
Proceedings of 14th European Conference on Mixing, Warsaw, Poland, 10-13 September
影响因子：
0
作者：
T. Tsuru;R. Xu;J. Wang;M. Kanezashi;T. Yoshioka;T. Tsuru;T. Tsuru;都留稔了;Hayato Masuda
通讯作者：
Hayato Masuda