DEMとCIP法を用いる固体微粒子けん濁液の乾燥挙動シミュレーション Simulation of Drying Process of Suspensions Containing Fine Solid Particles Using DEM and CIP method

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著者

    • 西浦 泰介 NISHIURA Daisuke
    • 同志社大学工学部 物質化学工学科 Department of Chemical Engineering and Materials Science, Faculty of Engineering, Doshisha University
    • 下坂 厚子 SHIMOSAKA Atsuko
    • 同志社大学工学部 物質化学工学科 Department of Chemical Engineering and Materials Science, Faculty of Engineering, Doshisha University
    • 日高 重助 HIDAKA Jusuke
    • 同志社大学工学部 物質化学工学科 Department of Chemical Engineering and Materials Science, Faculty of Engineering, Doshisha University

抄録

固体微粒子けん濁液の乾燥により得られる粒子層構造の制御に必要な知見を得るために気液二相流体流れを計算するCIP法と粒子挙動を計算するDEMを連成した固体微粒子けん濁液の乾燥シミュレーション法を提案した.けん濁液の乾燥過程で分散微粒子に作用する力として微粒子間相互作用による接触力,液膜付着力,Van der Waals力および電気二重層により生じる静電気力と,粒子流体間相互作用による流体抵抗力,潤滑力,ブラウン揺動力および液面上に浮遊する粒子に働く表面張力を考慮した.提案したシミュレーション法の信頼性を確認するために,粒子分散状態と乾燥速度を変化させて平板上の微粒子けん濁液の乾燥挙動をシミュレートした.乾燥により形成された粒子充填層の表面構造は実験とシミュレーションで良く一致した.次に,けん濁液の乾燥過程における微粒子挙動と乾燥粒子層構造の関係を提案したシミュレーション法を用いて微視的に検討した.平板上に積み重なった粒子群の最下層の粒子配列が粒子充填構造に大きく影響した.また,乾燥速度の増加による粒子間接触力の増加が粒子充填構造を乱すことがわかった.

A method to simulate the drying behavior of suspensions containing fine solid particles was developed to obtain information on the control of structure in a dried particle packing bed. The method is a combination of the discrete element method for analyzing particle behavior and the constrained interpolation profile method for analyzing gas–liquid multiphase flow. Interaction forces between fine particles such as mechanical contact, cohesion, Van der Waals and electrostatic forces caused by the double electric layer and the interaction between particles and fluid such as lubricant, Brownian force and surface tension acting on the floating particles on a liquid surface were taken into consideration as forces acting on the suspended fine particles during drying of suspensions. Drying behaviors of suspensions on a flat substrate were simulated under various dispersion conditions of fine particles and various drying rates to confirm the reliability of the developed simulation method. The particle arrangement at the top surface of the particle packing bed obtained by simulation was in good agreement with the experimental one. The relationship between the behavior of fine particles during drying of suspensions and the structure in the dried particle packing bed was investigated microscopically using the developed simulation method. The particle arrangement in the first particle layer deposited on a substrate greatly affects the particle packing structure. The increase of contact force between particles with increasing of drying rate leads to disorder of particle the packing structure.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 34(3), 321-330, 2008-05-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  15件

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被引用文献:  2件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021110834
  • 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
    9520554
  • 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  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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