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佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行; 三角 隆太*; 國井 佳奈子*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*
化学工学論文集, 44(6), p.335 - 340, 2018/11
高い処理能力や相分離能力などの特徴を有する回転円筒型液液抽出装置に関して、装置の性能向上を目指す上で重要となる装置内部での流動・分散特性について、装置の運転条件の違いが及ぼす影響やこれによる抽出性能の変化について知見を得ることを目的に、乱流数値モデルにもとづいた解析を実施するとともに、実験結果との比較を行った。ロータ回転数の増加や供給液流量の低下により、アニュラー部における液相の存在領域が上下に分断される傾向が示されるとともに、いずれの条件においてもアニュラー下部においてはロータ中心部に向かう流れの形成が確認された。分散相の液滴径は、ロータ回転数の増加および供給液流量の低下により減少する傾向が認められた。以上の結果は、実験により得られた傾向と一致した。さらに、水相/有機相間の物質移動を考慮した解析により、ロータ回転数の違いによる抽出性能の変化が概ね再現できることを確認した。
三角 隆太*; 轟 慧*; 國井 佳奈子*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行
化学工学論文集, 44(5), p.285 - 291, 2018/09
原子力分野の使用済核燃料再処理プロセスでは回転円筒型液液抽出装置の利用が注目されているが、抽出効率に大きく関連する装置内の流動状態に対する装置サイズの影響については十分な検討が行われていない。同装置は、円筒ロータ槽底近傍の固定羽根で撹拌される混合部と、ロータ内の分離部で構成される。本研究では、純水だけを用いたモデル実験により、装置サイズが異なる2つの遠心抽出器の混合部のビデオ撮影により流動状態と操作条件・装置サイズとの関係を整理し、混合部の流速分布をParticle Image Velocimetryにより計測し、操作条件との関係を整理した。その結果いずれの装置サイズにおいても、混合部の流動状態は、槽底からロータ下部までが液で満たされる流動状態A、液の存在領域が槽底近傍とロータ下部近傍に鉛直方向にわかれる流動状態B、その中間となる遷移状態に分類されることがわかった。ロータ回転数が遅く、供給流量が多いときに状態Aとなる傾向があり、装置サイズにかかわらず状態Aから遷移状態へ変化する操作条件は、装置サイズで正規化した供給流量とロータ内の気液界面形状にもとづいて推算したロータの液排出能力の関係で整理できることがわかった。さらに、混合部が液で充満される流動状態Aにおいては、液流速の大きさは装置サイズにかかわらずロータの回転周速度におおよそ比例することがわかった。
三角 隆太*; 國井 佳奈子*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 竹内 正行
化学工学論文集, 44(3), p.135 - 141, 2018/05
被引用回数：1 パーセンタイル：4.87(Engineering, Chemical)原子力分野の使用済核燃料再処理プロセスでは回転円筒型液液抽出装置の利用が注目されているが、抽出効率に大きく関連する装置内の流動状態に対する操作条件の影響については十分な検討が行われていない。本研究では、主要な操作因子であるロータ回転数や溶液の供給流量が異なる条件を対象に、混合部の流動状態の観察、ならびにParticle Image Velocimetryによる流速分布測定を行った。ロータ回転数や溶液の供給流量が変化した場合に、装置内の混合部の流動状態が、(a)混合部底面からロータ下部までが液体で満たされロータの回転の影響が流速分布に強く影響する状態(流動状態A)、(b)混合部下部における液の存在領域が、槽底の固定羽根近傍とロータ下部近傍に鉛直方向に大きく2つに分断される状態(流動状態B)、(c)これら2つの状態の過渡的な状態(遷移状態)の3種類の状態に分類されることを明らかにした。8枚の固定羽根が槽底に放射状に取り付けられた混合部では、2枚の固定羽根と槽壁に囲まれた各領域内で、槽壁近傍ではロータの回転方向に沿った流れが形成され、下流側の固定羽根に沿って曲げられ槽底中心部に流れ込むフローパターンであることがわかった。流動状態Aでは、混合部内の水平断面内の流速分布はロータ回転数に対しておおよそ比例するが、流動状態Bでは流動状態Aより流速が遅く、ロータ回転数には比例しないことがわかった。
轟 慧*; 三角 隆太*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 平野 弘康; 荻野 英樹; 佐野 雄一; 坂本 淳志
no journal, ,
Particle Image Velocimetry(PIV)を用いて混合部内の流速分布を測定し、ロータ回転数や供給流量が流動状態に及ぼす影響を検討するとともに、装置スケールの影響についても検討した。ロータ回転数や供給流量の変化に伴う混合部の状態の変化は、装置スケールの違いによらず、同様の傾向を示すことを確認した。また、混合部の状態の変化は、供給流量等を無次元化したもので整理できることが明らかとなった。低回転数の場合においては、混合部は槽底からロータまで液が浸った状態にあり、このとき、無次元化した流速が回転数に比例することを確認した。
坂本 淳志; 佐野 雄一; 荻野 英樹; 平野 弘康; 轟 慧*; 三角 隆太*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*
no journal, ,
溶媒抽出装置の一つである遠心抽出器について、装置性能の向上を目指すうえで必要となる流動・分散挙動を実験、及びCFD解析を通して把握し、同様の傾向が見られることを確認した。
佐野 雄一; 坂本 淳志; 荻野 英樹; 平野 弘康; 三角 隆太*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*
no journal, ,
使用済核燃料再処理プロセス等において利用が検討されている回転円筒型液液抽出装置を対象に、装置内における溶液の流動や分散状態についてCFD解析を実施し、実測結果とその傾向がおおむね一致することを確認した。
三角 隆太*; 轟 慧*; 仁志 和彦*; 上ノ山 周*; 佐野 雄一; 坂本 淳志; 荻野 英樹; 平野 弘康
no journal, ,
原子力発電の使用済燃料再処理プロセスでは回転円筒型液液抽出装置の利用が注目されているが、抽出効率に関連する装置内の流動状態については十分な検討が行われていない。そこで、ロータ回転数や供給流量、装置サイズを変化させ、装置内の混合部における流速分布をPIVにより測定し、流動状態の定量化について検討した。
