粉末の流動層について

質問

粒径の小さいの粉末に空気を吹き込むと、
液体のように流動する事が知られていますが、
流動化させるための必要条件はなんでしょうか。
特に、粒径の分布（粒度分布）も関係している
という話も聞いたことがあるんですが、
もし御存知の方、居りましたら教えていただけない
でしょうか。
よろしくお願いします。

回答No.4

noname#21649 · ベストアンサー

＞流体の入れ方を工夫したみようと思います。
だんりゅうの形成原因は．ふんたいの形状効果や極端な租粒の存在が．主な原因です。垂直管の場合には．管内部で「すいひ」又は「ふうひ」が行われていて．（見かけ上）荒い粒子（たとえば．球形の粒子と同じ重さのアスベスト比が３くらいの粒子では．見かけ上後者が荒い）が配管内の平均滞留時間の違いから．残り．この荒い粒子がたまっている部分を避けて．流体が流れる状態になり．その後は．粗い粒子が溜まっている部分が拡大して行き．はっきりと分かる状態になります。

この考え方にたって．分粒の内容を考えれば．流体の入れ方の細工が比較的簡単にできるでしょう。ただ．楽な対応法は．流体量を増やす。詰まる前に垂直部分に溜まっている粗粒子を（送流を止めて）下の釜（１回運転中に溜まるような空間を確保しておく）に落とす．あらかじめふうひ・すいひをして巨大粒子を取り除いておく（ちょっと径の大きな配管を垂直管の前に入れて．運転前後に掃除する）．かとう管にして．詰まりそうになったらば殴り付ける（配管径の２－３倍移動しないと効果がないので自動で行うよりも人が．ゆすったほうが効果が有りました）．でした。

お礼

ありがとうございます。
巨大粒子や形状も影響することがわかりましたので、使用する粉末の方も変えてみたりして実験しようと思います。

このたびは、貴重な情報をありがとうございました。ここで、一旦締め切らせていただきます。

回答No.3

noname#21649

>なにか良い解決策があればよいのですが。
だんりゅう（方言の可能性有り）ができたのですね。
＞乱流
の条件が外れているだけです。一般的対策としては．
１．水平流れの場合には．複数箇所で下から適当に流体を送り．沈降を押える
２．垂直流れの場合には．複数の管接線方向から流体を送り．配管内での流体の移動に回転を加え．固体の攪拌を促進する。
３．配管が細い場合には．流体量を増やしてレイノルズ数を増やし．流体自体の配管内乱流程度を増す。
４．配管径の変更が容易な場合には．配管を狭くして．レイノルズ数を増す。
５．かとう管に変更できる場合には．かとう管に変更してかとうかんをゆする（手で振り回す程度で結構効果有り．自動化するならば．エアハンマーとかバイブレーターとか．いろいろ有ります）。
です。

だんりゅうは．部分的に固体濃度が高い部分と低い部分ができたことをいいます。低い部分は流体がながれやすく．より固体の移動が促進されますが．高い部分は．流体がながれにくく．より固体がたまるようになります。その結果つまりの原因になります。
対応は．だんりゅうを作らないように流体量を増やして．レイノルズ数を大きくし．流体全体の攪拌を促進する方法．だんりゅうができそうなところでかき混ぜる方法です。だんりゅうができる事は．ふんたいとしての特性が出てきたことを意味します。これから．実験を続けるのであれば粉体工学関係の書籍を一通りは呼んだほうが良いでしょう。

お礼

＞だんりゅうを作らないようにする
とても参考になります。キーワードと解決の方向がわかったところで、書籍等で調べてみたいと思います。今詳しいことは言えないのですが、成功したら是非お知らせしたいです。ｋの質問は数日中に一旦締め切りますので、近いうちに別の質問という形でお礼ができたらと思います。
ありがとうございました。

補足

必要な設定条件は、垂直流れで、管径もほぼ固定(100mm以上）、管断面積あたりの流量も紛体の舞い上がりを防止する点から今以上に上げられないことです。振動さる、流体の入れ方を工夫したみようと思います。

回答No.2

noname#21649

話を簡単にする為に．次の条件をつけます。
均一密度・均一りゅうけい・乱流・垂直流

下方から気体が乱流で上昇しているカラムに投げ入れられた粒子１個は．（方程式名忘却．そうりゅうの場合はストークスの方定式）に依存して．力を受けます。
気体から受ける力が重力加速度よりも大きいときに．粒子は上方へ移動し．流動化します。

ということで．粒子の受ける力が重力よりも大きいということになります。

りゅうど分布は．りゅうけいの変化とおきかえられますから．気体から受ける力に作用します。
りゅうど分布の他に形状効果が結構大きな因子を持ちます。セリサイトに私はなかされました。

お礼

ありがとうございます。
アドバイスいただいた情報を元に、実験してみたところ、粉末が安定して流動する流速の範囲を見つけました。ただ、流動化させたい粉末のかさが増すほど流動層が乱れてしまいます。なにか良い解決策があればよいのですが。

回答No.1

shota_TK

昔、習ったような記憶があるのですが忘れました（スミマセン）。
ただ、流動化させるには、ガラスマイクロバルーンと呼ばれる、ガラスの中空球が最適です。密度が低いことが重要なようです。レイノルズ数に関係がありそうな感じですね。

お礼

情報ありがとうありがとうございます。
お礼が遅くなり失礼しました。