充填層型下水汚泥溶融炉における流動, 伝熱, 物質移動の同時解析

概要

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下水汚泥溶融炉充填層内で生じる流動, 伝熱, 反応, 物質移動などの移動現象を同時に解析できる2次元数学的モデルを開発した.このモデルには汚泥の乾燥, 熱分解, 溶融, およびコークスの燃焼, ソルーションロス反応などが考慮されている.<BR>ガス流れには移流項を考慮したErgunの式, 相変化や反応による固体粒子の降下にはkinematicモデルを採用した.液体流れには, ガス流との相互作用を考慮した確率モデルにより液体の流動領域を求め, この領域内では連続体モデルにより液体の流れ場を解析する方法を適用した.複雑な形状を有する汚泥溶融炉充填層に対処するため, 有限差分法に基づくSIMPLE法を拡張し一般曲線座標系を用い, 汚泥溶融炉充填層における気・液・固体3相の流れ, 温度分布, およびガス濃度分布の数値解析を行った.<BR>解析結果から汚泥溶融炉充填層内でのガス, 固体, 液体3相における流動, 伝熱, 反応現象が相互に強く影響し合うこと, 汚泥の乾燥が層内の温度分布に顕著に影響することがわかった.また, 数学的モデルによってガス導入口近傍のドライゾーン, 汚泥の乾燥と溶融ゾーンを推定することができた.
社団法人化学工学会の論文