不織布繊維フィルターの細孔径分布の二次元モデルによる構造シミュレーション Two-Dimensional Structure Simulation of Pore Size Distribution of Nonwoven Fibrous Filter

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抄録

不織布繊維フィルターを構成している繊維がお互いに重なることなく,ランダムに,かつ平行に配列していると仮定してフィルター断面の二次元シミュレーションを行い,近接する繊維が形成する空隙の内接円直径(<i>D</i>)および繊維間距離(<i>L</i>)の分布(すなわち細孔径分布)を求めた.シミュレーションで得られた細孔径分布とディファレンシャルフロー法(DFM)により求めた細孔径(<i>D</i><sub>f</sub>)の分布およびステンレススチール繊維フィルター断面の顕微鏡観察により求めた繊維間距離(<i>L</i><sub>M</sub>)の分布を比較し,以下の結果が得られた,(1)シミュレーションで得られた<i>D</i>と<i>L</i>の分布はΓ分布で近似できた,(2)<i>D</i><sub>f</sub>と<i>L</i><sub>M</sub>の分布はある範囲で対数正規分布および,Γ分布で近似できた,(3)<i>D</i><sub>f</sub>の50%径とフィルターの空隙率(ε)の関係は<i>D</i>の50%径とεの関係とほぼ一致した,(4)DFMで求めた平均流細孔径とεの関係はΓ分布における<i>D</i>の平均値とεの関係とほぼ一致した,(5)いずれのεにおいてもバブルポイント法で求めた<i>D</i><sub>f</sub>の最大値は<i>D</i>および<i>L</i>の最大値とほぼ一致した,および(6)<i>L</i><sub>M</sub>の50%径とεの関係は<i>L</i>の50%径とεの関係とほぼ一致した.

Two-dimensional computer simulation was done to simulate the cross sectional view of non-woven fibrous filter, assuming that each fiber is arranged randomly and in parallel without overlapping other fibers. The distribution of the diameter of the inscribed circle drawn in the space formed by three adjacent fibers (<i>D</i>) and the distribution of thedistance between two fibers (<i>L</i>) were obtained by the Monte Carlo method. These size distributions evaluated by computer simulation were compared with the actual pore size distributions measured by the differential flow method (DFM) and microscopic observation of the cross sectional view of stainless steel fibrous filters. The following results were obtained, (1) The size distributions of <i>D</i> and <i>L</i> approximately followed the gamma (Γ) distribution, (2) The distribution of pore size measured by DFM (<i>D</i><sub>f</sub>) and by microscopic observation (<i>L</i><sub>M</sub>) followed the log-normal distribution within the limit range of distribution, but the size distribution of <i>D</i><sub>f</sub> also followed the Γ distribution, (3) The relationship between the porosity of the filter (ε) and the median size of <i>D</i><sub>f</sub> closely agreed with that of ε vs. <i>D</i>, (4) The relationship between ε and the mean flow pore size measured by DFM closely agreed with that of ε vs. the mean value of <i>D</i> at Γ distribution, (5) The maximum value of <i>D</i><sub>f</sub> measured by bubble point test closely agreed with the maximum value of <i>D</i> and <i>L</i> at any porosity, (6) The relationship between ε and the median size of <i>L</i><sub>M</sub> approximately agreed with that of ε vs. the median size of <i>L</i>.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 32(5), 395-401, 2006-09-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  5件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018243754
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    8521921
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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