流動(2日目, 流動層)Web版をインターネットで見るときの注意

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2010年度化学工学実験

安全上の注意1)本実験では回転型機械(コンプレッサー)を使うので、服のすそが巻き込まれる危険がある。白衣、スカートの着用は危険であるので禁ずる。

2)コンプレッサー駆動には200Vの電圧を用いているので、感電しないように絶縁されたスイッチのつまみの部分だけを触る。

3)コンタクトレンズ着用者は、目に粉塵が入ると目が痛くなるので、安全メガネを着用することが望ましい。

安全上の注意1)実験終了後は、コンプレッサーの空気タンクの腐

食を防止するために、空気タンク中にたまった水をドレンバルブから抜き出す。

2) 100V、200Vの電源を切ってから終了する。

3) 終了時チェックリストがあるので、リーダーは各項目を確認してチェック印(レ)をつけ、署名する。

装置全景注：コンプレッサー は本体右に、200V電源スイッチは本体の左にある。Heボンベは本体左にある。

マノメーター差圧計

内径8cm流動層本体

圧力計

100V電源スイッチ

He流量制御･計測

空気流量制御･計測

内径5cm流動層本体

空気による流動化内径80mmの流動層を用いて、石英砂(平均粒子径149μm，粒子密度ρs=2.7×103 kg/m3)の空気中流動化開始速度を求める。

常温(20℃)，大気圧下で空気の密度と粘度はそれぞれρ＝1.19 kg/m3，μ=1.82×10－5 kg/(m・s)である。

圧縮空気はコンプレッサー(空気圧縮機)から供給する。

コンプレッサー起動コンプレッサースイッチを入れる。コンプレッサー底部のドレンバルブを閉める。

コンプレッサー

200V電源スイッチ

コンプレッサースイッチを入れる200Vの3相交流用スイッチを入れる。高電圧なので、感電に注意！スイッチの白い部分を持ち、金属部分には触れない。

OFF状態 ON状態

上にするとON

安全上の注意スイッチはONのとき完全に押し込み(左)、OFFのときは完全に下げる(右)。中途半端にしておくと(中)危険! 感電、コンプレッサー故障、火災の原因!

ドレン抜きバルブを閉めるコンプレッサータンク底部のドレン抜きバルブを時計方向に回して閉める。

空気流量制御バルブの操作まずニードルバルブを時計方向に回して閉じる。

次にボールバルブを時計方向に回して開ける。

空気流量を調節するニードルバルブのハンドルを回転して、空気流量を調節する。空気の体積流量(ｌ/ｍin)が表示される。

映像上でマウス左クリックするとムービースタート

分散板圧力損失測定装置最下部の分散板下に空気入口と圧力取り出し口がある。

分散板

圧力取り出し口

空気流路

分散板圧力損失測定圧力取り出し口の圧はマノスターゲージに導かれ、大気圧との差圧を測定する。

ゼロ点調整(ガス停止時

にゼロにあわせる)

圧力測定入口比較圧力

(大気開放)

分散板圧力損失測定

分散板の圧力損失∆PDとガス空塔速度u0の関

係を求める。最大体積流量15L/minと、それより流

量が少ない点を4点、合計5点のデータを取り、両

対数グラフ用紙で横軸に空塔速度、縦軸に分散

板圧力損失をとれば、直線が描けるので、切片aと比例定数bを求める。

log(∆PD)=log(a)＋ b・log(u0)∆PD=a・u0

b

粒子を装置に入れる実験机の上の「化工実験用石英砂」をプラスチックビーカーの中にばねばかりで所定量はかり取る。

粒子を充填するニードルバルブを閉めて、ガス供給を止める。装置の上から粒子を充填する。

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充填した粒子の表面を平らにする装置をはずして持ち上げて軽くゆすり、砂の表面を平らにする。その後クランプで装置を固定する.

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粒子を圧密する先端にゴムの付いた棒で軽くたたき(50回程度、粒子を圧密する。

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空気供給を開始する空気供給を開始する。まず、空気流量を1L/minおきに増加させる。差圧を測定する。

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実験上の注意

空気流量を増加させるとき、ニードルバルブ操作

はガス流量増加側にのみ動かす。流量が希望し

た値を超えてもニードルバルブを流量減少方向に

操作してはならない。超えた場合はそのときの圧

損と流量をそのまま読み取る。

下げるときも同様に、流量減少の方向にのみバル

ブを動かすこと。

ガス流量増加時の流動状態の例ガス流量を増やしていくと、やがて気泡が発生する。気泡が発生したら、流量増加幅を増して良い。

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流動化開始速度の測定完全に流動化した後にガス速度を減少していき、粉体層圧力損失が急激に低下するようになったときの流速を、流動化開始速度umfとする

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08u0 [m/s]

∆P

B [k

Pa]

実測値

差圧理論値kPa

固定層圧損

流動層から粒子の取り出し空気供給を停止して、クランプを緩めて流動層を取りはずし、砂を石英砂容器に戻す。

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ヘリウムによる流動化内径50mmの流動層を用いて、石英砂(平均粒子径149μm，粒子密度ρs=2.7×103 kg/m3)のヘリウム中流動化開始速度を求める。

常温(20℃)，大気圧下でHeの密度と粘度はそれぞれρ＝0.166 kg/m3，μ=1.9×10－5 kg/(m・s)である。

ヘリウムはボンベから供給する。

ボンベ元栓を開け内部圧・二次圧確認ボンベ元栓を開ける

(上から見て反時計方向)

圧力調整弁(触らないこと!)

バルブ開く

内部圧

＞1MPa二次圧

約0.1MPa

He流量制御・計測用マスフローコントローラー

ヘリウムの流量制御・計測はサーマルマスフローコントローラーを用いる

制御用電圧設定

流量指示メーター

流量計測制御器本体

He流量制御・計測用マスフローコントローラー

ヘリウムの流量を変えるには、可変抵抗つまみを回す。時計方向:増加、反時計方向:減少

制御用電圧設定可変抵抗

検出部 電磁弁

HeHe

He流量制御・計測用マスフローコントローラー

流量指示計：ヘリウムの実際の流量(25℃，1atm換算流量)はこの指示値を1.48倍したもの

He流量制御・計測用マスフローコントローラー

内径50mmの流動層分散板下からHeを流入させるとともに、分散板下の圧力を測定する。

He圧力計へ

分散板圧力損失測定分散板の圧力損失∆PDとガス空塔速度u0の関

係を求める。最大体積流量5L/min (指示値)と、そ

れより流量が少ない点を4点、合計5点のデータを

取り、両対数グラフ用紙で横軸に空塔速度、縦軸

に分散板圧力損失をとれば、直線が描けるので、

切片aと比例定数bを求める。

log(∆PD)=log(a)＋ b・log(u0)∆PD=a・u0

b

流動化開始速度の測定最初に流量指示値5L/minで完全に流動化させる。

その後、ゆっくり可変抵抗を回して流量を減少させ

る。変化幅0.5L/min(指示値)でガス供給速度を減

少させて、全圧損失を記録する。全圧損失から分

散板圧損失(計算値)を引いた層圧損を求める。流

速を減らしていき、粉体層圧力損失が急激に低下

するようになったときの流速を、流動化開始速度

umfとする

内部残圧確認しボンベ元栓を閉じるボンベ元栓を閉じる

(上から見て時計方向)バルブ閉じる

内部圧を記録する。3MPa以下になったら報告する

実験終了後ボンベ内部圧を記録し、ボンベの元栓を閉じる。

粒子を容器に戻す。

コンプレッサーのスイッチを切る。

コンプレッサータンク下のパージバルブを開けて凝縮水を排出する。

100V電源を止める。

１００V電源ヒーターの制御は10V電源で行っているので、もし異常が生じたら100V電源を切る。実験終了時もOFFにする。