JPH0146171B2 - - Google Patents

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JPH0146171B2
JPH0146171B2 JP14983977A JP14983977A JPH0146171B2 JP H0146171 B2 JPH0146171 B2 JP H0146171B2 JP 14983977 A JP14983977 A JP 14983977A JP 14983977 A JP14983977 A JP 14983977A JP H0146171 B2 JPH0146171 B2 JP H0146171B2
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JP
Japan
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filter
filter material
gas
sec
expressed
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Application number
JP14983977A
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Japanese (ja)
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JPS5371687A (en
Inventor
Iniotakisu Nikoraosu
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KERUNFUORUSHUNGUSUANRAAGE YUURITSUHI GmbH
Original Assignee
KERUNFUORUSHUNGUSUANRAAGE YUURITSUHI GmbH
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Publication date
Application filed by KERUNFUORUSHUNGUSUANRAAGE YUURITSUHI GmbH filed Critical KERUNFUORUSHUNGUSUANRAAGE YUURITSUHI GmbH
Publication of JPS5371687A publication Critical patent/JPS5371687A/en
Publication of JPH0146171B2 publication Critical patent/JPH0146171B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/02Treating gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、ガスを貫流させるため設けられてい
てかつ気密ジヤケツトで取り囲まれた中空室内
で、フイルタ材料と微粒子との相互作用(フイル
タ材料と粒子との相互作用とは、粒子の吸着、粒
子のフイルタ材料内への浸透、粒子の材料内での
拡散および粒子を材料へ附着させかつガス流には
移動しないように保持する粒子に対する附着保持
性を意味する。)によりこれらの微粒子を保持す
る作用を行うフイルタ材料が上記ガスの流れの方
向に長さlにわたつて延びまたこのガスの流れに
関して流体力学的直径deffが設定されている原子
または分子の微粒子として存在する物質について
流動ガスを浄化するフイルタの製造方法に関す
る。 上述の様式の公知のフイルタの場合、粒状材料
のようなバラ材から成るフイルタ材料は、ガスが
貫流するフイルタのジヤケツト内に収容されてい
る。フイルタの設計に当つて、例えば貫流される
フイルタ材料の長さlの決定は、所定フイルタ材
料に関して判つている実験値を前提としている。
従つて、所定の稼動条件に適するフイルタを得る
ためには、種々のフイルタ変形に対して所定の稼
動条件の下で行なう、極めて経費のかかる長時間
の実験を必要とする。 本発明の課題は、フイルタ材料について保持す
べき微粒子の相互作用にとつて標準となるフイル
タ材料の材料特性、ならびにその寸法を考慮して
フイルタを造ることができ、このフイルタに課せ
られた課題に最適なように計算され、しかもこの
場合このフイルタを設定された要件へ適合させる
ための経費のかかる一連の試験を実施する必要が
ない、上述の種類のフイルタをつくる方法を提供
することにある。 本発明の根底をなす課題は、本発明による上述
の様式の方法にあつては次のようにして解決され
る。即ち、上記微粒子物質を含有している所定の
ガス、そのガスの所定の流量、そのフイルタ材に
おいて保持される微粒子物質について、フイルタ
の所定の稼動時間tに関して、このフイルタへ入
る場合の微粒子流量j(o,t)でこのフイルタ
から出る場合の微粒子流量j(l,t)を除した
商に等しい透過係数 δ(l,t)=j(l,t)/j(o,t) が目標値としての値e-Deに等しく、 δ(l,t)=e-Deであり、 かつη*√<1であつて、 Deに対しては次の関係式I が成立するようにフイルタ材料を選定し、フイル
タ材料の長さlと流体力学的直径deffを設定する
ことによつて解決される。 上記式中、 De:フオン・デア・デツケン数(新しく導入
された名称) deff=4V0/F:cmで示す流体力学的直径 l:cmで示すフイルタ材料の長さl V0:cm3で示す長さlの範囲のジヤケツト内部
にフイルタ材料を設けた後に残る中空室容
積 F:cm2で示すガスによつてぬらされるフイルタ
材料の表面積 St′=h/V:第2スタントン数 h:cm/secで示す物質伝達率 V:cm/secで示すガスの流速
The present invention proposes that the interaction between the filter material and the particles (interaction between the filter material and the particles is defined as adsorption of the particles, The action of retaining these fine particles by penetrating into the filter material, diffusion of the particles within the material, and adhesion retention of the particles by attaching them to the material and keeping them from moving into the gas flow. purifies the flowing gas for substances present as atomic or molecular particles, extending over a length l in the direction of said gas flow and having a hydrodynamic diameter d eff with respect to said gas flow. The present invention relates to a method for manufacturing a filter. In known filters of the above-mentioned type, the filter material consisting of bulk material, such as granular material, is accommodated in a jacket of the filter through which the gas flows. In designing the filter, for example, the determination of the length l of the filter material to be flowed through is based on known experimental values for the given filter material.
Therefore, in order to obtain a filter suitable for a given operating condition, very expensive and lengthy experiments are required under the given operating conditions for various filter variants. An object of the present invention is to be able to create a filter by taking into account the material properties of the filter material that are standard for the interaction of fine particles that should be maintained for the filter material, as well as its dimensions, and to solve the problems imposed on this filter. The object of the present invention is to provide a method for producing a filter of the above-mentioned type, which is optimally calculated and which in this case does not require carrying out a series of expensive tests in order to adapt the filter to the set requirements. The problem underlying the invention is solved in the method according to the invention in the above-described manner as follows. That is, for a predetermined gas containing particulate matter, a predetermined flow rate of the gas, and a particulate matter retained in the filter material, for a predetermined operating time t of the filter, the particulate flow rate j when entering this filter. The target permeability coefficient is δ(l,t) = j(l,t)/j(o,t), which is equal to the quotient of particulate flow rate j(l,t) when leaving this filter divided by (o,t). equal to the value e -De , δ(l,t)=e -De , and η * √<1, and for De the following relation I This is solved by selecting the filter material so that d eff is satisfied, and setting the length l and hydrodynamic diameter d eff of the filter material. In the above formula, De: Von der Detken number (newly introduced name) d eff = 4V 0 /F: Hydrodynamic diameter in cm l: Length of the filter material in cm V 0 : cm 3 The volume of the hollow chamber remaining after the filter material is placed inside the jacket within the length l range F: The surface area of the filter material wetted by the gas in cm 2 St'=h/V: Second Stanton number h: Mass transfer rate in cm/sec V: Gas flow rate in cm/sec

【式】であり α:フイルタ材料の表面での微粒子の沈着確率
(活性化法が行われない場合、部分圧P
10-10気圧の際αは約1に等しい) A:微粒子の質量数 T:〓で示すフイルタ材料の表面温度 〓*=〓{h+(1−β)α*/α*+h}sec-1であり
[Formula] and α: Deposition probability of fine particles on the surface of the filter material (if no activation method is used, partial pressure P
(at 10 -10 atmospheres, α is approximately equal to 1) A: Mass number of fine particles T: Surface temperature of filter material shown as 〓 * =〓 {h + (1 - β) α * / α * + h} sec -1 It is

【式】で示す脱着常数 ω0=〜1.308×1011T sec-1で示すテバイの振動
数 Q:Cal/Molで示す脱着エネルギ R:Cal/(゜)Molで示す普遍ガス常数 λ:sec-1で示す放射性物質の崩壊定数 I1(x):変形ベツセル関数 ζ=4l/deff・St′hα*〓β/(α*+h)2sec-1
あり 1−β:浸透係数:微粒子を不可逆的に結合す
る確率 t:フイルタの稼動時間
Desorption constant expressed by [Formula] ω 0 = ~1.308×10 11 Thebeian frequency expressed in T sec -1 Q: Desorption energy expressed in Cal/Mol R: Universal gas constant expressed in Cal/(°) Mol λ: sec -1 is the decay constant of the radioactive substance I 1 (x): Modified Betzell function ζ=4l/d eff・St'hα * 〓β/(α * +h) 2 sec -1 1-β: Permeation coefficient: Probability of irreversibly binding particulates t: Filter operating time

【式】:単位ス テツプ関数[Formula]: Unit scale step function

【式】であり D:cm2/secで示すフイルタ材料の微粒子に対
する拡散係数 η=(1−β)α*・NG/φ∞cm/secであり NG:Atome/cm3で示すガスの微粒子の密度 φ∞:予想フイルタ材料が単位体積中に吸収で
きるAtome/cm3で表わした最多微粒子数 を意味している。 上記のように本発明による方法は以下の条件即
ち (1) 保持されるべき微粒子物質を含んでいるガス
に使用される。 (2) 保持されるべき微粒子物質に使用される。 (3) 所望の容量通過量で使用される。したがつて
速度と物質伝達率は予め与えられている。即ち
第二のスタントン数St′は知られている。 (4) フイルタの稼動時間は予め与えられている、
即ちtは知られている。 (5) フイルタの一定の有効値は希望に従う。即ち
透過係数δ(l,t)(フイルタ材料内に入る粒
子流量でフイルタ材料から出る粒子流量を除し
た商)は知られている。 という条件の下に行われる。 物質伝達率hは、熱−物質−搬送−類似に従つ
て即ち、材料内での熱伝達および材料内の熱搬送
に関する公知のデータが物質伝達率の算出と類似
してこれに関して公知の表を基に計算される。 放射性微粒子を含むガスを浄化するため使用さ
れるフイルタをつくる必要のある場合、以下の関
係となり √>n その際の条件 η*√<1 であればtの総ゆる値に対して満足しかつ関係式
は常に成立する。 本発明による方法により、適切に設定された諸
条件に適合でき、従つて或る装置の特殊性へも適
合可能なフイルタを造くることができる。一般に
その際上述の値は、フオン・デル・デツケン数を
可及的に大きくするかまたは少くとも一定の透過
係数に対する所望の値を得るのに必要な値になる
ように設定される。 δ(l,t)=e-Deの条件を満たすフイルタは所
望のフイルタ効果と所望の透過係数δ(l,t)
とを有しており、この条件を満さないフイルタで
は多少は物質を保持するが、それが僅かであつて
所期の目的は達せられない。即ちフイルタの品質
は劣る。 上述の諸数学的関係式を基礎として、その際大
きい装置に用いるフイルタの試験を小さいモデル
規模にして費用を節約できるように有利に実施す
ることもできる。2個のフイルタが、同一透過係
数δすなわち同一フオン・デル・デツケン数De
を有する場合には、沈着作用すなわちフイルタ作
用に関しては等価である。従つて簡単なフイルタ
変形は、例えば浄化すべきガスが貫流する真直ぐ
な一本のパイプ材から出発して、大きい装置に用
いるフイルタの製造についての必要な諸パラメー
タ値を得ることもできる。その際この簡単なフイ
ルタを各種の稼動条件の影響のもとに置いて、上
記のパラメータ値を関係式によつて得る。 本発明による製法の場合、フイルタ材料内への
それら微粒子の拡散も考慮される。従つて400℃
から約1000℃までの温度でも作動できるフイルタ
を有利につくることができる。 これに反して公知のものではフイルタをつくる
場合、このフイルタ材料の表面での微粒子の脱着
および吸着またはフイルタ材料の表面との微粒子
の化学反応のみが考慮されていた。それで可及的
に大きい表面を使用するように努力されていた。
したがつて400℃以上の温度範囲において公知の
多くのフイルタがその必要な効率に欠ける結果と
なつていた。というのは、フイルタの温度を冷却
作用によつて低温に保持せざるを得ないからであ
る。これら公知のフイルタの活動度を増すために
は、更に多数のフイルタが相前後して接続される
が、このため嵩ばる浄化装置となつていた。 本発明による製造方法の好しい変形は、上記微
粒子に用いるフイルタ材料として選択される材料
にとつて所望の稼動時間t中において、このフイ
ルタ材料の表面上での該微粒子の吸着に対し吸着
−脱着−平衡に達していない約400℃以下の温度
にあるフイルタのためにフイルタ材料として(物
質の崩壊も脱着も無視して) 式(a)2√≪1および(λ+〓*)xt≪1をま
たは放射性物質に対して(物質の脱着よりも崩壊
が支配的として) 式(b)λ≫〓* を充足する材料を使用する。これらの前提の下
に、例えば低温でガスを浄化するフイルタを使用
するときにはフオン・デル・デツケン数は次の関
係式に簡略化されて所望の値が得られる。 De=4l/deff・St′・α*/α*+h … 条件(b)を満たすならば、そのときには条件(a)
は、tの総ゆる値に対して成立し、関係式に従
つて造くられるフイルタは時間的に無限に作動さ
せ得る。関係式によつて、保持すべき微粒子に
対する十分な沈着確率を有する材料を使用しその
フイルタの寸法は、所望の透過係数δを可及的に
小さくするかまたは所定値に等しくするかのどち
らかとなるように設定される。 本発明による方法の別の好しい変形は、上記微
粒子に用いるフイルタ材料として選択される材料
にとつて所定の稼動時間t中において、フイルタ
材料の表面で該微粒子の沈着に対し吸着−脱着−
平衡に達する約600℃以上の温度範囲の場合のフ
イルタのためにフイルタ材料として可及的高い浸
透係数(1−β)をもちかつ次式 2√≫1および(λ+〓*) t>2√および〓*≫λが成立するような
材料を使用するとフオン・デア・デツケン数De
は、次の関係式に簡略化されて所望の値が得られ
る。 De=4l/deff・St′(1−β)・α*/h+(1−
β・α*… 本発明によるフイルタのこの変形の場合には、
フイルタ材料内への微粒子の拡散が十分に利用さ
れる。 この場合においてもフイルタの寸法は、Deを
可及的に大きくするかまたは透過係数δが所定値
になるように設定しなければならない。フイルタ
材料およびフイルタの寸法の選択に応じてそれぞ
れ1000℃までの高温の場合でもこのようなフイル
タは高い活動度を有している。 さらに極めて好しい本発明による方法の変形は
以下の点にある。即ち低い透過係数δでの可及的
長い稼動時間tを得るためこのフイルタ材料の厚
さεが、放射性物質に関しては、関係式 を成立し、非放射性物質に関しては、関係式 ε≫√ (式中Dはフイルタ材料内の微粒子に関する拡
散係数を意味する)を成立する。特に上述の変形
方法の場合には従来通常の製造方法とは異つてい
て、フイルタ材料の表面での微粒子の吸着−脱着
挙動のみならず、フイルタ材料内への微粒子の拡
散もまた同様にそのフイルタ製造に使用される。
公知のフイルタの場合、フイルタの使用寿命が温
度の逆数に指数関数的に左右されるのに対し、本
発明では十分な厚さεを有するフイルタ材料の選
択によつて特に高温の場合でもフイルタ材料内へ
の微粒子の拡散作用が十分に利用されるから長い
稼動寿命(時間)tを有するフイルタを製造する
ことができる。 以下に述べる第1実施例では添付図面第1,2
図に示すダイヤグラムを参照して所定の材料から
成るフイルタの製造と各種稼動条件に対する設計
データの可能な変形を説明する。 第2,3実施例では多数のフイルタでの実験的
研究の結果と、透過係数δに関する関係式に従
つて得られた値とが対比して表示されている。 さらに第4〜6実施例ではこのフイルタをつく
るために必要な各種稼動条件に対する設計データ
が示している。 第1実施例 互に平行に配設される多数のパイプから成るフ
イルタ製造用の設計データを得るためフオン・デ
ル・デツケン数Deが関係式から計算され、ま
たDeから透過係数δが一本のパイプを介して流
れるガスの質量流m〓に従つて逆算される。 この計算に使用した一本のパイプは、長さl=
800cmで直径d=1cmである。考慮された処理量
の範囲は10-2から12g/secになつている。ガス
温度と一本のパイプの壁温度は950℃で、ガス圧
P=40バールに設定されている。ヘリウムから浄
化すべき微粒子としてはセシウム137原子が考え
られている。その際浸透係数1−β=0.7‰と1
−β=100%とを有する2種類の異つた壁材料を
前提としている。Cs−137の場合0.7‰の値が面心
立方格子を有する材料にとつての特質であるのに
対し、100%の浸透係数というのは、使用される
その材料が完全“拡散体”であることを意味して
いる。 このフイルタの特性曲線の概略図に対して質量
処理量は、次の関係式によつて決定されるパラメ
ータKに従つて変動させる。 m〓=K×m〓0 ここに、m〓0は仮りの基準質量処理量である。 レイノールズ数Reと質量が処理量m〓との間に
一次的関係が成立するから、同時に以下の関係式 Re=K×Re0 (式中Re0は、仮りの基準質量処理量m〓0のレイ
ノールズ数である)が成立する。 添附図面第1図と第2図のグラフから判るよう
に、前記パラメータKに対するフイルタ特性曲線
は、K=0.077に対する一定値の場合飛躍すなわ
ち不連続性がある(乱流と層流との違いによつて
生ずる)。すなわち、Kに関する上記の値は、ほ
ぼRe=2300のレイノールズ数に対する値に該当
する。上記の不連続性は、シヤーウツド数と従つ
て物質伝達率hまたはスタントン数St′が乱流か
ら層流まで移行する際と同様に不連続性を有する
ことによつて構成される。上記の飛躍の高さは、
その幾何学的形状即ち比l/d、および使用材料
に左右される。 さらに、グラフから透過係数δが最小値に達
し、フオン・デル・デツケン数が適宜大きくなつ
ており、従つてフイルタ効率が最高値に達する流
れ範囲を読み取ることができる。一般には、この
グラフから判るように、全くの層流の領域とかレ
イノールズ数2300より少し上のほぼ2500と5000間
のレイノールズ数の遷移領域とかに、上記最小値
または最大値がある。フイルタを造る場合、例え
ばこのフイルタをパイプ束とすればパイプの外側
と内側とでガスによつて貫流され、両領域を同時
に適用させることが可能となる。 前述の実施例で、グラフで示された絶体値は当
該場合に対してのみ妥当性を有しているが、しか
しこれに示されたフイルタ特性曲線はこのフイル
タ材料での別の作動状態や別の幾何的配置に対し
ても定性的に述べることを可能にするものであ
る。このフイルタの効率の所望絶対値は、適宜平
行に多数のパイプを設けることによつて直ちに達
成される。 第2実施例 簡単な真直ぐな一本のパイプ材から成るフイル
タの効率を検査するため当面核分裂生成物Cs−
137,Cs−134とAg−110mを含有するヘリウムガ
ス流が、それぞれ99.5%のチタンから成る一本の
パイプ材を介して2つの互に独立した試験になる
ように案内され、該フイルタから出てくる核分裂
生成物の量を検査するため完全フイルタを上記一
本のパイプ材の後方に接続した。両検査の場合ヘ
リウムの核分裂生成物の含有量は、異つていた。
上記一本のパイプ材は長さが2730mm、外径が24.5
mmおよび肉厚が1.65mmであつた。このフイルタへ
入るヘリウムの温度は、第1例では825℃、第2
例では750℃であり、このフイルタから出る温度
はいづれの場合にも210℃であつた。このパイプ
材の壁の温度は、稼動中安定しており従つて順調
に測定できた。 このフイルタの稼動中ヘリウムの流れは、15N
m3/hrの処理量を達成するように調整された。稼
動時間は、第1試験の場合785時間であり、第2
試験の場合1029時間であつた。 このフイルムの透過係数δ、従つてこのフイル
タの効率を計算するため以下の値が関係式へ代
入された: Cs−137に対して:1−β=0.2‰; Q=38Kcal/Mol Cs−134に対して:1−β=0.1‰; Q=38Kcal/Mol Ag−110mに対して:1−β=0.04‰; Q=50Kcal/Mol およびω0=1.308×1011T sec-1である。 このパイプ材の温度勾配を得るために、このフ
イルタを、関係式による計算に関して多数の部
分に分割した。計算済の透過係数δによつて上述
の稼動時間中このフイルタを介して到達する核分
裂生成物に関してμCiで示す積算活動度値が得ら
れ、また完全フイルタで測定された値と比較し
た。以下に計算値と実験値とを互に対照した。 第1試験 計算値 実験値 Cs−137 1.00 1.20 Cs−134 0.79 0.84 Ag−110m 11.4 11.7 第2試験 計算値 実験値 Cs−137 0.52 0.59 Cs−134 1.6 1.7 Ag−110m 5.1 5.6 第3実施例 第2実施例で説明された試験に相応して一本の
不銹鋼X10CrNiTi189(旧称4541)製パイプから
成り、第1実施例に示された直径と肉厚の値を有
し、しかも長さ140cmを備えるフイルタを試験し
た。このフイルタへ入る場合のガスの温度はいず
れの場合も625℃でこのフイルタから出る場合の
それは210℃であり、このフイルタの稼動時間は、
818時間と790時間とであつた。 透過係数δを計算するため次の値を関係式へ
代入した; Cs−137に対し1−β=0.7‰; Q=45Kcal/Mol Cs−134に対し1−β=0.33‰; Q=45Kcal/Mol Ag−110mに対し1−β=0.2‰; Q=28Kcal/Mol およびω0=1.308×1011T sec-1。 以下の結果が得られた; 第1試験 計算値 実験値 Cs−137 2.1 2.2 Cs−134 1.07 0.96 Ag−110m 6.2 6.5 第2試験 計算値 実験値 Cs−137 1.92 2.1 Cs−133 1.03 1.1 Ag−110m 3.26 3.51 第4実施例 第3と第4図に示され、平行に設けた多数のパ
イプから成るフイルタに用いる設計データが、所
定の稼動条件に対して得られた; 第3図から判るようにこのフイルタは、平行
に、互に同一距離に設けられた多数のパイプ1か
ら成り、上記パイプはこのフイルタの中空室を取
り囲むジヤケツト2の内部に設けられている。こ
のパイプ束の個々のパイプの外径は、daで、こ
のパイプ束のパイプの内径はdiで、このパイプの
長さはlでジヤケツトの内径はDiである。 さらに第3と第4図とから判るように、このフ
イルタのパイプは浄化すべきガスが内側で貫流す
るとともに外側でも周囲を流れる。 浄化すべきガスは、核分裂生成物Cs−137とAg
−110mとを含有するヘリウムである。 所定の稼動諸条件は次の通り: ヘリウムの質量処理量:m=111.25Kg/sec フイルタへ入る場合のヘリウムの温度:T=
950℃ ヘリウムの圧力:P=40バール 所定稼動時間:t=30年時間 上記パイプに用いる材料として体心立方構造を
もつかまたは例えばインコロイ802およびインコ
ネル625のような面心立方構造をもつ耐熱鋼を使
用した。上述の材料に関して値は、Cs−137に関
し1−β=0.7‰とAg−110mに関して1−β=
0.2‰とであつた。物質伝達率hを計算するため
引用される2成分拡散係数に対してT=950℃と
P=40バールを適用した。 DCs−He=0.146cm2/sec DAg−He=0.272cm2/sec hとSt′に対してフオン・デル・デツケン数De
を計算するため必要な値は、VDI−熱表およびバ
ーガモン出版インタナシヨナル・ジヤーナル・ヒ
ート・マス・トランスフアー(Int.J.Heat Mass
Trausfer)第14巻1235〜1259頁から判明する。
前述の場合次の諸条件2√≫1および(λ+〓
)t>2√および〓*≫λを満足するとして、
関係式に従つてこのフイルタの設計データの計
算が行なわれた。 このフイルタの体積40m3を上回らないことと、
圧力損失が0.1バールより高くなく、また銀に対
する透過係数δが6×10-4から8.8×10-3までの
間およびセシウムに対する透過係数δが12×10-5
から2×10-3までの間にあることとの前提のもと
に、このフイルタに対して以下の表に示される設
計データを計算した。その際diとdaならびにDi
とlに対する値をcmで示し、Nはこのフイルタの
平行に設けられるパイプの数である。これらの設
計データに附加してバールで示すこのフイルタ内
の圧力降下値ならびに各々の透過係数に対する値
が示されている。△Pに対する値は、VDI−熱表
およびバーガモン出版Int.J.Heat.Mass Trausfer
第14巻1235〜1259頁に従つて計算した。
[Formula] and D: Diffusion coefficient of filter material for fine particles in cm 2 /sec η = (1-β) α *・N G /φ∞ cm/sec, N G : Gas in Atome/cm 3 Density of fine particles φ∞: Means the maximum number of fine particles expressed in Atome/cm 3 that the expected filter material can absorb in a unit volume. As mentioned above, the method according to the invention is used under the following conditions: (1) gases containing particulate matter to be retained; (2) Used for particulate matter to be retained. (3) Used with desired volume throughput. Therefore, the velocity and mass transfer rate are given in advance. That is, the second Stanton number St' is known. (4) The operating time of the filter is given in advance.
That is, t is known. (5) The constant effective value of the filter is as desired. That is, the permeability coefficient δ(l,t) (the quotient of the particle rate leaving the filter material divided by the particle rate entering the filter material) is known. This is done under the condition that. The mass transfer coefficient h follows the heat-mass-transport analogy, i.e. the known data on heat transfer within the material and the heat transport within the material are analogous to the calculation of the mass transfer coefficient and the tables known in this regard are Calculated based on When it is necessary to make a filter to be used to purify gas containing radioactive particles, the following relationship holds: √>n If the condition η * √<1 is satisfied for all values of t, and The relational expression always holds true. The method according to the invention makes it possible to produce filters that can be adapted to suitably set conditions and thus also to the particularities of a certain device. In general, the above-mentioned values are then set in such a way that the Von der Detken number is as large as possible or at least that which is necessary to obtain the desired value for a constant transmission coefficient. A filter that satisfies the condition δ(l,t)=e -De has the desired filter effect and the desired transmission coefficient δ(l,t)
A filter that does not satisfy this condition will retain some substance, but it will be so small that it will not be able to achieve the intended purpose. That is, the quality of the filter is poor. On the basis of the above-mentioned mathematical relations, it is also advantageous to carry out testing of filters for large installations on a small model scale in order to save costs. The two filters have the same transmission coefficient δ, i.e. the same Von der Detken number De.
are equivalent with respect to the deposition or filtering action. A simple filter modification, for example, starting from a straight piece of pipe material through which the gas to be purified can flow, also makes it possible to obtain the necessary parameter values for the manufacture of a filter for use in large installations. At this time, this simple filter is placed under the influence of various operating conditions, and the above parameter values are obtained by the relational expressions. In the process according to the invention, the diffusion of these particles into the filter material is also taken into account. Therefore 400℃
Advantageously, filters can be made that can operate at temperatures ranging from about 1000°C to about 1000°C. On the other hand, in the prior art, when making a filter, only the desorption and adsorption of fine particles on the surface of the filter material or the chemical reaction of the fine particles with the surface of the filter material are taken into account. Efforts were therefore made to use as large a surface as possible.
As a result, many known filters lack the necessary efficiency in the temperature range above 400°C. This is because the temperature of the filter must be maintained at a low temperature by the cooling effect. In order to increase the activity of these known filters, a larger number of filters are connected one after the other, resulting in bulky purification devices. A preferred variant of the production method according to the invention provides that during the desired operating time t for the material selected as the filter material used for the microparticles, adsorption-desorption of the microparticles on the surface of the filter material is possible. - As filter material for filters at temperatures below about 400 °C where equilibrium has not been reached (ignoring both decay and desorption of matter), use the equations (a) 2√≪1 and (λ+〓 * )xt≪1. Alternatively, use a material that satisfies the formula (b) λ≫〓 * for radioactive substances (assuming that decay is more dominant than desorption of the substance). Under these assumptions, when using a filter that purifies gas at low temperatures, for example, the Von der Detken number can be simplified to the following relational expression to obtain a desired value. De=4l/d eff・St′・α ** +h … If condition (b) is satisfied, then condition (a)
holds true for all values of t, and a filter created according to the relational expression can be operated indefinitely in terms of time. According to the relational expression, a material with a sufficient deposition probability for the fine particles to be retained is used, and the dimensions of the filter are determined so that the desired transmission coefficient δ is either as small as possible or equal to a predetermined value. It is set so that Another preferred variant of the method according to the invention provides that for the material selected as the filter material used for the microparticles, during a predetermined operating time t, the deposition of the microparticles on the surface of the filter material is adsorption-desorption.
For filters in the temperature range above about 600°C where equilibrium is reached, the filter material should have the highest possible permeability coefficient (1-β) and the following formula: 2√≫1 and (λ+〓 * ) t>2√ If we use a material such that
can be simplified to the following relational expression to obtain the desired value. De=4l/d eff・St′(1−β)・α * /h+(1−
β・α * … In the case of this variant of the filter according to the invention,
Diffusion of particulates into the filter material is fully exploited. Even in this case, the dimensions of the filter must be set so that De is as large as possible or the transmission coefficient δ is a predetermined value. Depending on the choice of filter material and filter dimensions, such filters have a high degree of activity even at high temperatures of up to 1000° C., respectively. A further highly preferred variant of the method according to the invention is as follows. That is, in order to obtain as long an operating time t as possible with a low transmission coefficient δ, the thickness ε of this filter material is determined according to the relational expression for radioactive substances. and for non-radioactive substances, the relational expression ε≫√ (where D means the diffusion coefficient for fine particles in the filter material) holds true. Particularly in the case of the above-mentioned modification method, which is different from conventional manufacturing methods, not only the adsorption/desorption behavior of fine particles on the surface of the filter material but also the diffusion of fine particles into the filter material are affected. Used in filter manufacturing.
Whereas in the case of known filters the service life of the filter depends exponentially on the reciprocal of the temperature, in the present invention the selection of a filter material with a sufficient thickness ε ensures that the filter material remains stable even at particularly high temperatures. Since the diffusion effect of fine particles inward is fully utilized, a filter having a long operating life (time) t can be manufactured. In the first embodiment described below, attached drawings Nos. 1 and 2
The manufacture of a filter made of a given material and possible variations of the design data for various operating conditions will be explained with reference to the diagram shown in the figure. In the second and third examples, the results of experimental research using a large number of filters and the values obtained according to the relational expression regarding the transmission coefficient δ are displayed in comparison. Further, in the fourth to sixth embodiments, design data for various operating conditions necessary for manufacturing this filter are shown. First Example In order to obtain design data for manufacturing a filter consisting of a large number of pipes arranged parallel to each other, the Huon der Detzken number De is calculated from the relational expression, and from De the transmission coefficient δ is calculated for a single pipe. It is calculated back according to the mass flow m of gas flowing through the pipe. One pipe used for this calculation has length l=
At 800cm, the diameter d=1cm. The throughput range considered is from 10 -2 to 12 g/sec. The gas temperature and the wall temperature of one pipe are set at 950°C and the gas pressure P = 40 bar. Cesium-137 atoms are considered to be particulates that should be purified from helium. In that case, the permeability coefficient 1-β=0.7‰ and 1
We assume two different wall materials with −β=100%. For Cs−137, a value of 0.7‰ is characteristic of a material with a face-centered cubic lattice, whereas a permeability coefficient of 100% means that the material used is a perfect “diffuser.” It means that. For the schematic diagram of the characteristic curve of this filter, the mass throughput is varied according to the parameter K, which is determined by the following relation. m〓=K×m〓 0Here , m〓 0 is a provisional standard mass throughput. Since a linear relationship is established between the Reynolds number Re and the mass throughput m〓, the following relational expression Re=K×Re 0 (In the formula, Re 0 is the provisional standard mass throughput m〓 ) holds true. As can be seen from the graphs in Figures 1 and 2 of the attached drawings, the filter characteristic curve for the parameter K has a jump or discontinuity for a constant value of K = 0.077 (the difference between turbulent flow and laminar flow is ). That is, the above values for K correspond approximately to the values for the Reynolds number of Re=2300. The above-mentioned discontinuity is constituted by the fact that the shearwood number and thus the mass transfer rate h or the Staunton number St' have a discontinuity similar to the transition from turbulent to laminar flow. The height of the above leap is
It depends on its geometry, ie the ratio l/d, and on the materials used. Furthermore, it is possible to read from the graph the flow range in which the transmission coefficient δ reaches its minimum value, the Von der Detken number increases accordingly, and therefore the filter efficiency reaches its maximum value. Generally, as can be seen from this graph, the above minimum or maximum value is found in the region of completely laminar flow or in the transition region of the Reynolds number slightly above 2,300 and approximately between 2,500 and 5,000. When constructing a filter, for example, if the filter is a pipe bundle, the gas flows through the pipes on the outside and on the inside, making it possible to apply both areas simultaneously. In the examples described above, the absolute values shown in the graphs are valid only for the case in question, but the filter characteristic curves shown therein also apply to other operating conditions and to other operating conditions with this filter material. This makes it possible to qualitatively describe other geometric arrangements. The desired absolute value of the efficiency of this filter can easily be achieved by providing a suitable number of parallel pipes. 2nd Example In order to test the efficiency of a filter made of a simple straight pipe material, the fission products Cs−
A helium gas stream containing 137, Cs-134 and Ag-110m was guided in two independent tests through a piece of pipe material each consisting of 99.5% titanium and exited the filter. A complete filter was connected to the back of the single pipe to check the amount of fission products coming out. The content of helium fission products in both tests was different.
The above single pipe material has a length of 2730mm and an outer diameter of 24.5mm.
mm and wall thickness were 1.65 mm. The temperature of the helium entering this filter is 825°C in the first example, and 825°C in the second example.
In the example, the temperature was 750°C, and the temperature coming out of this filter was 210°C in each case. The temperature of the wall of this pipe material was stable during operation and could therefore be measured successfully. The helium flow during operation of this filter is 15N
It was adjusted to achieve a throughput of m 3 /hr. The operating time was 785 hours for the first test, and the operating time for the second test was 785 hours.
In the case of the test, it was 1029 hours. To calculate the transmission coefficient δ of this film and therefore the efficiency of this filter, the following values were substituted into the relation: For Cs-137: 1-β = 0.2‰; Q = 38 Kcal/Mol Cs-134 For Ag-110m: 1-β = 0.04‰; Q = 50 Kcal/Mol and ω 0 = 1.308×10 11 T sec -1 . In order to obtain the temperature gradient of the pipe material, the filter was divided into a number of parts for calculation according to the equations. With the calculated permeability coefficient δ, an integrated activity value in μCi was obtained for the fission products arriving through this filter during the operating time described above and was compared with the value measured with a complete filter. The calculated values and experimental values are compared with each other below. 1st test Calculated value Experimental value Cs−137 1.00 1.20 Cs−134 0.79 0.84 Ag−110m 11.4 11.7 2nd test Calculated value Experimental value Cs−137 0.52 0.59 Cs−134 1.6 1.7 Ag−110m 5.1 5.6 3rd example 2nd Corresponding to the tests described in the examples, a filter consisting of a pipe made of stainless steel was tested. The temperature of the gas entering this filter is 625°C in both cases, and the temperature of the gas exiting from this filter is 210°C, and the operating time of this filter is:
They were 818 hours and 790 hours. To calculate the transmission coefficient δ, the following values were substituted into the relational expression; 1-β = 0.7‰ for Cs-137; Q = 45Kcal/Mol 1-β = 0.33‰ for Cs-134; Q = 45Kcal/ 1-β = 0.2‰ for Mol Ag-110m; Q = 28 Kcal/Mol and ω 0 = 1.308×10 11 T sec -1 . The following results were obtained; 1st test Calculated value Experimental value Cs−137 2.1 2.2 Cs−134 1.07 0.96 Ag−110m 6.2 6.5 2nd test Calculated value Experimental value Cs−137 1.92 2.1 Cs−133 1.03 1.1 Ag−110m 3.26 3.51 Fourth Example The design data for the filter shown in Figures 3 and 4 and consisting of a number of parallel pipes was obtained for the given operating conditions; as can be seen from Figure 3. This filter consists of a number of pipes 1 arranged in parallel and at the same distance from each other, said pipes being arranged inside a jacket 2 surrounding the hollow space of the filter. The outside diameter of the individual pipes of this pipe bundle is da, the inside diameter of the pipes of this pipe bundle is di, the length of this pipe is l, and the inside diameter of the jacket is Di. As can also be seen from FIGS. 3 and 4, the pipes of this filter allow the gas to be purified to flow through it on the inside and around it on the outside. The gases to be purified are fission products Cs-137 and Ag.
-110m of helium. The predetermined operating conditions are as follows: Mass throughput of helium: m = 111.25Kg/sec Temperature of helium when entering the filter: T =
950℃ Helium pressure: P = 40 bar Specified operating time: t = 30 years The material used for the above pipe is a heat-resistant steel with a body-centered cubic structure or a face-centered cubic structure such as Incoloy 802 and Inconel 625. It was used. For the above mentioned materials the values are 1-β=0.7‰ for Cs-137 and 1-β=0.7‰ for Ag-110m.
It was 0.2‰. T = 950°C and P = 40 bar were applied for the binary diffusion coefficients quoted to calculate the mass transfer rate h. D Cs −He=0.146cm 2 /sec D Ag −He=0.272cm 2 /sec Von der Detken number De for h and St′
The values required to calculate
Trausfer) Volume 14, pages 1235-1259.
In the above case, the following conditions 2√≫1 and (λ+〓
* ) t > 2√ and 〓 * ≫ λ,
The design data for this filter was calculated according to the relational expression. The volume of this filter should not exceed 40m3 ,
The pressure drop is not higher than 0.1 bar and the permeability coefficient δ for silver is between 6×10 -4 and 8.8×10 -3 and the permeability coefficient δ for cesium is 12×10 -5
The design data shown in the table below was calculated for this filter on the assumption that In that case di and da and Di
The values for and l are shown in cm, where N is the number of parallel pipes of this filter. In addition to these design data, the pressure drop values within this filter in bars are shown as well as the values for the respective permeability coefficients. The values for △P are from VDI-Heat Table and Bergamon Publishing Int.J.Heat.Mass Trausfer.
Calculated according to Vol. 14, pp. 1235-1259.

【表】 第5実施例 第4実施例のものと、同一稼動条件であるが、
しかし300℃のガスの入口温度に関する互に平行
に設けられる多数のパイプから成るフイルタの設
計データを得た。 上記フイルタのパイプ材料として15MoO3のフ
エライト鋼を使用した。上記材料に対しては浸透
係数と脱着エネルギQおよび2成分拡散係数は以
下の値を有する。即ち、 Cs−137に関して 1−β=1.2‰;DCs−He=0.039cm2/sec Q=65Kcal/Mol およびω0=1.308×1011T sec-1 Ag−110mに関して 1−β=0.3‰ DAg−He=0.072cm2/sec Q=52Kcal/Mol およびω0=1.308×1011T sec-1 上述の場合では下記の関係式 2√≪1および(λ+〓*)t≪1 を満足するとして、関係式に従つてこのフイル
タに関する設計データの計算を行つた。 このフイルタの体積17.2m3を上回らないという
ことと、圧力損失△Pが0.11バールより高くなく
かつセシウムに関する透過係数δが、1.06×10-4
および銀に関する透過係数δが、5.61×10-6とな
るということの前提のもとに以下の設計データが
得られた: N=105本 Di=230cm di=0.3cm l=350cm da=0.55cm 圧力降下△P=0.105バールとなつた。 第6実施例 第5実施例に対して示される稼動条件に関して
上記パイプと同様ジヤケツト内に設けられ互に平
行に、同一距離にしてある多数のバーから成るフ
イルタに対する設計データが得られた。その際第
5実施例に関して示されているのと同じ材料では
あるが以下の値のものであつた; Cs−137にとつて透過係数δ=1.62×10-3およ
びAg−110mにとつての透過係数δ=4.4×10-5
関してまたこのフイルタの体積が10.5m3および
圧力損失が△P0.125バールであるという仮定
のもとに次の結果を得た: N=1.2×105本 l=250cm da=0.5cm Di=230cm 圧力降下は、△P=0.124バールとなつた。第
5実施例と同じ材料であつてN,da,Diに関し
ても同一値の際には、Cs−137に関する透過係数
δ=5.84×10-3およびAg−110mに関して透過係
数δ=3、272×10-4として長さl=200cmおよび
△P=0.11バールとなつた。
[Table] Fifth Example Same operating conditions as the fourth example, but
However, we obtained design data for a filter consisting of a number of pipes installed in parallel to each other for a gas inlet temperature of 300℃. 15MoO 3 ferrite steel was used as the pipe material for the above filter. For the above materials, the permeation coefficient, desorption energy Q and binary diffusion coefficient have the following values: That is, 1-β=1.2‰ for Cs-137; D Cs −He=0.039cm 2 /sec Q=65Kcal/Mol and ω 0 =1.308×10 11 T sec -1 1-β=0.3‰ for Ag-110m D Ag −He=0.072cm 2 /sec Q=52Kcal/Mol and ω 0 =1.308×10 11 T sec -1 In the above case, the following relational expressions 2√≪1 and (λ+〓 * )t≪1 are satisfied. Then, design data regarding this filter was calculated according to the relational expression. The volume of this filter should not exceed 17.2 m 3 , the pressure drop ΔP should not be higher than 0.11 bar, and the permeability coefficient δ for cesium should be 1.06 × 10 -4
The following design data was obtained based on the assumption that the transmission coefficient δ for silver is 5.61×10 -6 : N=10 5 pieces Di=230cm di=0.3cm l=350cm da=0.55 cm Pressure drop △P = 0.105 bar. Sixth Example With respect to the operating conditions shown for the fifth example, design data were obtained for a filter consisting of a number of bars placed in a jacket, parallel to each other and at the same distance, similar to the pipe described above. The same materials as shown for Example 5 were then used, but with the following values; for Cs-137 the transmission coefficient δ = 1.62 x 10 -3 and for Ag-110m Regarding the permeability coefficient δ = 4.4 × 10 -5 and assuming that the volume of this filter is 10.5 m 3 and the pressure drop is △P 0.125 bar, the following results are obtained: N = 1.2 × 10 5 pieces l=250cm da=0.5cm Di=230cm The pressure drop was ΔP=0.124 bar. When the material is the same as in the fifth embodiment and the values of N, da, and Di are the same, the transmission coefficient δ for Cs-137 is 5.84×10 -3 and the transmission coefficient δ for Ag-110m is 3, 272× 10 -4 , length l = 200 cm and ΔP = 0.11 bar.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は質量処理量またはレイノールズ数の関
数としてフオン・デル・デツケン数Deをグラフ
にして示し、第2図は質量処理量またはレイノー
ルズ数の関数として透過係数δをグラフにして示
し、第3図は平行に設けた多数のパイプの束から
成るフイルタを介する横断面図を示し、第4図は
第3図によるフイルタの縦断面図を示す。 1:パイプ、2:ジヤケツト、da:パイプの
外径、di:パイプの内径、l:パイプの長さ、
Di:ジヤケツトの内径。
Figure 1 graphs the Von der Detken number De as a function of mass throughput or Reynolds number; Figure 2 graphs the permeability coefficient δ as a function of mass throughput or Reynolds number; The figures show a cross section through a filter consisting of a bundle of a number of parallel pipes, and FIG. 4 shows a longitudinal section through the filter according to FIG. 1: pipe, 2: jacket, da: outside diameter of pipe, di: inside diameter of pipe, l: length of pipe,
Di: Inner diameter of jacket.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガスを貫流させるため設けられていてかつ気
密ジヤケツトで取り囲まれた中空室内で、微粒子
との相互作用によりこれらの微粒子を保持する作
用を行うフイルタ材料が上記ガスの流れの方向に
長さlにわたつて延びまたこのガスの流れに関し
て流体力学的直径deffが設定されている、原子ま
たは分子の微粒子として存在する物質について流
動ガスを浄化するフイルタの製造方法において、 上記微粒子物質を含有している所定のガス、そ
のガスの所定の流量、そのフイルタ材料において
保持される微粒子物質について、フイルタの所定
の稼動時間tに関して、このフイルタへ入る場合
の微粒子流量j(o,t)でこのフイルタから出
る場合の微粒子流量j(l,t)を除した商に等
しい透過係数 δ(l,t)=j(l,t)/j(o,t) が目標値として値e-Deに等しく、 δ(l,t)=e-Deであり、 かつη*√<1であつて、 Deに対しては次の関係式 (上記式中、 De:フオン・デア・デツケン数(新しく導入
された名称) deff=4V0/F:cmで示す流体力学的直径 l:cmで示すフイルタ材料の長さl V0;cm3で示す長さlの範囲のジヤケツト内部
にフイルタ材料を設けた後に残る中空室容
積 F:cm2で示すガスによつてぬらされるフイルタ
材料の表面積 St′=h/V:第2スタントン数 h:cm/secで示す物質伝達率 V:cm/secで示すガスの流速 【式】であり α:フイルタ材料の表面での微粒子の沈着確率
(活性化法が行われない場合、部分圧P
10-10気圧の際αは約1に等しい) A:微粒子の質量数 T:〓で示すフイルタ材料の表面温度 〓*=〓{h+(1−β)α*/α*+h}sec-1であり 【式】で示す脱着常数 ω0=〜1.308×1011T sec-1で示すテバイの振動
数 Q:Cal/Molで示す脱着エネルギ R:Cal/(゜)Molで示す普遍ガス常数 λ:sec-1で示す放射性物質の崩壊定数 I1(x):変形ベツセル関数 ζ=4l/deff・St′hα*〓β/(α*+h)2sec-1
あり 1−β:浸透係数:微粒子を不可逆的に結合す
る確率 t:フイルタの稼動時間 【式】 単位ステツプ関数 【式】であり D:cm2/secで示すフイルタ材料の微粒子に対
する拡散係数 η=(1−β)α*・NG/φ∞cm/secであり NG:Atome/cm3で示すガスの微粒子の密度 φ∞:予想フイルタ材料が単位体積中に吸収で
きるAtome/cm3で表わした最多微粒子数 を意味している。) が成立するようにフイルタ材料を選定し、フイル
タ材料の長さlと流体力学的直径deffを設定する
ことを特徴とするフイルタの製造方法。 2 所定の稼動時間tの間微粒子のためのフイル
タ材料として選択される材料に関してこのフイル
タ材料表面上での該微粒子の吸着に関する吸着−
脱着平衡に達しないフイルタのために、フイルタ
材料として関係式 2√≪1および(λ+〓*)t≪1 がまたは放射性物質に対しては関係式 λ≫〓* が成立する材料を使用することを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の方法。 3 所定の稼動時間tの間、微粒子のためのフイ
ルタ材料として選択される材料に関してこのフイ
ルタ材料表面上での該微粒子の吸着に関する吸着
−脱着平衡に達するフイルタのために、フイルタ
材料を可及的大きい浸透係数のものとし、かつ関
係式 2√≫1および(λ+〓*) t>2√および〓*≫1 が成立するような材料を使用することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の方法。 4 一定の低い透過係数で可及的に長い稼動時間
tを得るためフイルタ材料の厚さεに関して放射
性物質に対しては関係式 が非放射性物質に対しては関係式 ε≫√ が成立するようにすることを特徴とする特許請求
の範囲第1または第3項のいづれか1項に記載の
方法。
[Scope of Claims] 1. In a hollow chamber provided for the gas to flow through and surrounded by a gas-tight jacket, a filter material which acts to retain the fine particles by interaction with the fine particles is used to control the flow of the gas. A method for manufacturing a filter for purifying a flowing gas for substances present as atomic or molecular particles extending over a length l in the direction and having a hydrodynamic diameter d eff with respect to the flow of this gas, comprising: For a given gas containing a substance, a given flow rate of that gas, and particulate matter retained in the filter material, for a given operating time t of the filter, the particulate flow rate j(o, t ) is the permeability coefficient equal to the quotient of particulate flow rate j (l, t) when exiting from this filter divided by δ (l, t) = j (l, t) / j (o, t), and the value e is set as the target value. -De , δ(l,t)=e -De , and η * √<1, and for De the following relational expression (In the above formula, De: Von der Detken number (newly introduced name) d eff = 4V 0 /F: Hydrodynamic diameter in cm l: Length of the filter material in cm V 0 ; cm Volume of the hollow chamber remaining after placing the filter material inside the jacket within the length l range shown by 3 F: Surface area of the filter material wetted by the gas shown in cm 2 St'=h/V: Second Stanton number h : Mass transfer rate expressed in cm/sec V: Gas flow rate expressed in cm/sec [Formula] α: Deposition probability of fine particles on the surface of filter material (if no activation method is performed, partial pressure P
(at 10 -10 atmospheres, α is approximately equal to 1) A: Mass number of fine particles T: Surface temperature of filter material shown as 〓 * =〓 {h + (1 - β) α * / α * + h} sec -1 The desorption constant ω 0 = ~1.308×10 11 T sec -1 Q: Desorption energy expressed in Cal/Mol R: Universal gas constant λ expressed in Cal/(°)Mol : Decay constant of radioactive substance expressed in sec -1 I 1 (x): Modified Bessel function ζ=4l/d eff・St'hα * 〓β/(α * +h) 2 sec -1 1-β: Penetration Coefficient: Probability of irreversibly binding fine particles t: Filter operating time [Formula] Unit step function [Formula] D: Diffusion coefficient of filter material for fine particles expressed in cm 2 /sec η = (1 - β) α *・N G /φ∞cm/sec where N G : Density of gas particles expressed in Atome/cm 3 φ∞: Maximum number of particles expressed in Atome/cm 3 that the expected filter material can absorb in a unit volume It means. ) A method for manufacturing a filter, characterized in that a filter material is selected so that the following is satisfied, and a length l and a hydrodynamic diameter d eff of the filter material are set. 2. Adsorption for the material selected as filter material for the particulates during a given operating time t, regarding the adsorption of the particulates on the surface of this filter material.
For filters that do not reach desorption equilibrium, the filter material should be a material in which the relations 2√≪1 and (λ+〓 * )t≪1 hold, or for radioactive substances, the relation λ≫〓 * holds true. A method according to claim 1, characterized in that: 3. During a predetermined operating time t, the filter material is adjusted as much as possible for the filter to reach an adsorption-desorption equilibrium for the adsorption of the particles on the surface of this filter material with respect to the material selected as the filter material for the particles. Claim 1, characterized in that the material has a large permeability coefficient and the relational expressions 2√≫1 and (λ+〓 * ) t>2√ and 〓 * ≫1 hold true. The method described in. 4 In order to obtain as long an operating time t as possible with a constant low transmission coefficient, the relational expression for radioactive substances regarding the thickness ε of the filter material is 3. The method according to claim 1, wherein the relational expression ε≫√ holds true for non-radioactive substances.
JP14983977A 1976-12-07 1977-12-07 Method of manufacturing filter for purifying fluidized gas of substance present as fine particles of atom or molecule Granted JPS5371687A (en)

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DE19762655296 DE2655296C3 (en) 1976-12-07 1976-12-07 Process for the production of a filter for cleaning a flowing gas from a substance present as atomic or molecular particles

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