Study on gas entrainment rate into liquid from free surface by vortex

渦による自由液面から液中へのガス巻込み流量の研究

小泉 安郎*; 伊藤 啓; 大島 宏之; 大竹 浩靖*

Koizumi, Yasuo*; Ito, Kei; Ohshima, Hiroyuki; Otake, Hiroyasu*

自由液面渦によるガス巻込み流量に関して、実験的検討を行った。本実験では、ガス巻込み流動形態を高速度カメラによって撮影するとともに、ガス巻込み流量を計測した。その結果、試験体中には安定した渦が形成されるが、ガスコアが試験体底面に到達するかどうかは底面上の出口部における流出速度に依存することがわかった。すなわち、ガスコアが底面に到達していない場合、ガスコア先端から気泡が周期的に離脱する気泡状ガス巻込みが発生するが、ガスコアが底面に到達することで渦状ガス巻込みに変化する。また、渦状ガス巻込みに変化する際には、出口管内の流動様式が気放流からチャーン流に変化し、同時にガス巻込み量が大幅に増加することを確認した。

The gas entrainment rate into liquid by the vortex formed on the free surface was examined experimentally. The flow state of the entrainment was visually observed by using a high speed video camera. The gas entrainment rate into water was measured. A stable vortex was formed in the test vessel. Whether the bottom of the vortex reached the bottom outlet of the vessel was dependent on the velocity at the bottom outlet. Before the vortex tip reached the bottom of the vessel, bubbles were periodically torn off from the bottom tip of the vortex and the bubble-type gas entrainment was observed. After the bottom of the vortex reached the bottom of the vessel, the gas entrainment turned to the vortex-type gas entrainment. When the gas entrainment turned to the vortex-type gas entrainment, the flow state in the outlet pipe changed from the bubbly flow to the churn flow. After the gas entrainment varied from the bubble-type to the vortex-type, the gas entrainment rate increased drastically.