振動移流および振動誘発型吸気による微粒子気泡流動層の動的解析

概要

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空気供給システムを必要とせず，振動だけを駆動源とする気泡流動層の動的挙動を詳細に解析した．底板を付けたガラス管に8 µmのアルミナ微粒子を入れ，圧電素子により300 Hzの微小水平振動を加えたときに生じる気泡および粒子の挙動を高速度カメラで観察した．また，粉体層内の圧力分布および圧力変動を測定した．ガラス管の底部側壁近傍で連続的に発生する気泡は，鉛直に並んで上昇するが，気泡間の粉体層は崩壊して気泡の合一を繰り返すことを時系列画像で示した．気泡群の移動は，上昇流だけでなく下降流も生み出すので，粉体層内には循環流が生じた．上昇する気泡は正圧，下降流は負圧を示し，気泡は外部振動と同じ振動数で変動することもわかった．底板をガラス管の下端からわずかに離し，その両方を加振すると，粉体層の圧密効果により気泡群が形成され，循環流によって生じた負圧が微小間隙で吸気を誘発して，活発な気泡流動層に移行することを実験的に示した．
The Society of Chemical Engineers, Japanの論文