JPS6311836A - 粉粒体のレオロジ−特性値を決定する方法と装置 - Google Patents

粉粒体のレオロジ−特性値を決定する方法と装置

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JPS6311836A
JPS6311836A JP62039302A JP3930287A JPS6311836A JP S6311836 A JPS6311836 A JP S6311836A JP 62039302 A JP62039302 A JP 62039302A JP 3930287 A JP3930287 A JP 3930287A JP S6311836 A JPS6311836 A JP S6311836A
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gas
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powder
flow
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JP62039302A
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ホルスト・クレッチュマー
ハイデマリーエ・ハウケ
ミヒャエル・ゲートケ
クリスティーネ・シルナー
グドルン・バイヤァー
クルト・シュテルバ
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Brennstoffinstitut Freiberg
Original Assignee
Brennstoffinstitut Freiberg
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N33/0091—Powders

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は材料運搬の行なわれる産業における種々の生産
ステーション、又は中でも高い圧力で運転される熱経済
的燃焼装置及びガス化装置、種々のばら積み材料の積換
え装置、或は冶金用の種々の炉を備えた装置におけるば
ら積み材料搬送系、ばら積み材料充填系、及びばら積み
材料配量系等に用いる流動床配量装置を設計するため、
及び粉粒体のレオロジー的藷特性値を測定するための方
法と装置とに関する。
そわら細粒状材料は流動化可能なものであり、天然の出
発原料として存在しているか、又は大塊状のばら積み物
を細分割することによって初めて形成されるようなもの
である。
［従来の技術］ 細粒状の流動可能な堆積材料を用いて作業する際にこれ
を貯蔵サイロ中に積換える場合でも、或はまた空気動力
学的輸送においても、更にはまた種々の反応系に配量す
る際にも當に科々変化する粉粒体の状態が現われる。　
この場合に最も木質的な区別の基準は粉粒体流動性と流
動体密度との谷状７３．　：１（であって、その際これ
ら両特性値は！ｆいに関連性を４１−シている。これら
の特性値は貯蔵時間、外部からの荷１ｎ、及び環境条件
とともに著しく変化し、これが１）ｆ述した各作業過程
における著しい不規則性や障害をもたらす。このような
理由から、多くのばら前用バンカーにおいては搬出補助
手段（振動装置、バンカークッション、攪拌装置、振動
排出ホッパー、通気底、排出用スクリュー等）及び搬送
補助手段（閉塞破壊のためのバイパス空気、二次空気供
給等）が必要となり、これらについては例えばＩｌ、　
５ｃｈｕｂｅｒｔ　（ライプチッヒのＶ［Ｂ　ＤｃｕＬ
ｓｃｈｅｒ　Ｖｅｒｌａｇ　ｆｕｅｒ　ＧｒｕｎｄｓＬ
ｏｆｒ−ｉｎｄｕｓｔ、ｒｉｅ　（１９８４）　　から
刊行された書籍”固体鉱物原料の前処理“〕或は胃、に
ｒａｍｂｒｏｃｋ　　（雑誌（：ｈｅｍｉｅ−１ｎｇｅ
ｎｉｕｅｒ−Ｔｅｃｈｎｉｋ　５４　（１９８２）　Ｎ
ｏ、９．７９３−８０３頁”密閉流搬送”〕の各文献に
詳細に記述さねている。
バンカー中での流動の諸過程はＩｔ、　５ｃｈｕｂｅｒ
ｔ（上記ＶＦＢ　Ｄｅｕｔｓｃｈｅｒ　Ｖｅｒｌａｇ　
ｆｕｅｒ　Ｇｒｕｎｄｓｔｏｒｆ−ｉｎｄｕｓＬｒｉｃ
刊行の書籍）の理論的な研究及び圧密化された粉粒体の
流動性を求めるためのいわゆるジャリングセルによる実
験的な粉粒体の研究に基づいて相当程度に予め推定計算
することができるけれども、これは継続的な粉粒体の配
ｇｋについては未だなお不可能である。東ドイツ経済特
許第１４７１８８　　号公報に多少とも流動化された粉
粒体圧力容器からの粉粒体の流出又は搬出が記述されて
いる。
この文献に挙げられている搬送流や各流動層中への吹込
み流の分布の測定結果が示すように、常に著しいばらつ
きが存在する。このようなばらつきはその粉粒体の不十
分な流動化可能性又は装置形状によってもたらされ、そ
して中でも燃焼装置やガス化装置においては不連続的な
燃料の供給を引き起す。反応媒体の滞留時間が非常に僅
かな反応空間中でＭＦｍ流量の変動又はその中断は既に
１ないし５秒間で火炎の消失、酸素突発のような重大な
安全性問題を引き起す場合があり、或はまた非常に著し
い安全性確保手段を必要とすることになる。そのトにそ
れによって現われる熱的及び機械的な要求条件はその装
置の時間的有用性を低下させる。殆どの配９対象に必要
な疑似連続的な粉粒体供給は種々のバンカー排出補助手
段を用いても達成されず、と言うのはそれによってその
粉粒体は遅動状態にはなるけれども均質な状態には移行
しないからである。通気底を用いても本質的に良好な効
果を達成することはできず、と行うのはバンカーの位置
的に限定された表面しか通気されないからである。この
ような理由から、流動床による配量へ移って来ているの
であり、これは例えば前記東ドイツ経済特許第１４７１
８８号に、また一部はＷ、　Ｋｒａｍｂｒｏｃｋ　　（
雑誌Ｃｈｅｍｉｅ−Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ−’ｒｃｃｈｎ
ｉｋ　５４　（１９８２）　Ｎｏ、９．７９３−８０：
ｌ　Ｆ１　″密閉流搬送”　）　、　Ｖｌｌ−ＳＬｅｇ
＋ａｅｉｅｒ　（雑誌ＶｅｒｆａｈｒｃｎｓＬｅｃｈ−
ｎｉｋ　（Ｍａｉｎｚ）　＋２　　（＋９７８）　Ｎｏ
、１２．７９４−７９９頁、“水平管及び垂直管内での
空気動力学的密閉流搬送の研究”　）　、Ｒ０Ｖｏｌｌ
ｈｅｉｏ＋　　（雑誌Ｍａｓｃｈｉｎｅｎ−ｂａｕＬｅ
ｃｈｎｉｋ　　ＩＢ　　（１９Ｂ？）　　　第　５　　
１ｉｔ）、　２３７　−　２４１　　ｙＥ”材料の合流
と関連する垂直導管中での微粉体材料の空気動力学的搬
送”〕の各雑誌に記述されているごとくである。
このような流動床配頃装置の設計のための本質的な基準
の一つは、Ｆ、　５ｃｈｙｔｉｌ　（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ
−Ｖｅｒｌａｇ　　ヘルリン／ゲッチンゲン／ハイデル
ベルク　（＋９６１）より出版されたｉ原籍“流動床技
術”〕において詳細に説明されている、既に流動床技術
の初期から用いられている流動点（Ｗｉｒｂｅｌｐｕｎ
ｋＬ）である。
多くの文献に挙げられている上述の流動点を計算するモ
デルについて実験結果と比較したその妥当性及び正確さ
に関するＷ、　１ｌｃｓｃｈｅｌ　　（雑誌Ｆｒｅｉｂ
ｅｒＨｅｒ　Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｈｅｆｔ、　Ａ　５
０１１．１２１−１６３百”熱的な種々の流動床反応器
の設計に対する貢献”〕の研究は流動点の計算に対する
一般的に当てはまる正確な手掛りが存在しないと言うこ
とを示している。全てのそれらのモデルは±２０％にも
およぶ誤差を有する近似計算を表わしている。
このような事実に基いて、各種配量装置の所要動力の変
動により、またそれとともに流動点が粉粒体の均質度な
らびに流動性に対してなんら有効なＪ、Ｉ；　ｉｉと成
り得ないということから、流動床配置１１装置の設計及
び運転は不確実であるか又は連続的配！Ｉ：、の要求条
件を満足しない。
Ｊ、　Ｇｏ＋、ｔ、ｓｔｔ＋ａｌｋ　（雑誌Ｆｒｃｉｂ
ｃｒｇｅｒ　Ｆｏｒｓｃｈｕｎ）Ｈｓ−ｂｃｆＬ八６９
へ／８４．６３−８１　　頁”弛緩状態のばら積み粉末
のレオロジー的研究”）、Ｐ、　Ｄｒｅｓｓｌｅｒ　　
（雑誌ＦｒｃｉｂｃｒＨｃｒ　　Ｆｏｒｓｃｕｈｎｇｓ
ｃｈＣ［Ｌ　　八　５３１／７５．　１１５−１２７頁
”プラスチック粉末の評価のための機械約諾特性値“）
及びに、にｃｕｎｃｋｃ　　（雑Ｊ、＠　ＶＤＩ−Ｆｏ
ｒｓｃｈｕｎｇｓ−ｔ＋ｃｆＬ　５０９　（＋９６５）
”粒度の小さな粉粒体の流動化と流動挙動”）は種々の
レオロジー的特性値（流動化用ガス流量、均質度、動粘
度など）を求める［１的で種々の装置により流動床の研
究を行なった。
その際彼らは本来原理的に液体のために開発された回転
粘度計（複数の装置）を利用した。東ドイツ経済特許第
９４５１０　　号（Ｇ　Ｏｌ　Ｎ　ｌｌ７４）　　は種
々の液体についてすべての粘度計に対する総括的な展望
を！ｊえている。Ｍ、　ｌ１ｃｉｎｅｒ　（ＶＥＢ　Ｆ
ａｃｈｂｕｃｈ−ｖｃｒｌａｇｌ、ｅｉｐｚｉｇ（１９
６８）より［１１行された書籍”要素的記述におけるし
オロジー”〕及びＦ、　Ｆ、ｂｃｒｔ（Ｆｒｉｅｄｒ、
　Ｖｉｅｈｗｅｇ　＆　５ｏｈｎ、ブラウンシュワイク
／ウィースバーデン　（１９８０）よりＦｌ１行された
書籍”非ニユートン性媒体の流れ”５３　　頁〕はこの
ような液体用粘度計の理論的基礎を詳細に説明してその
媒体と器壁との間に壁面スリップが現われないことを仮
定している（Ｆ、　ＥｂｅｒＬ、　Ｆ、　Ｖｉｅｈｗｅ
ｇ　＆５ｏｈｎ、　Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ／Ｗｉｅ
ｓｂａｄｅｎ　（１９８４）刊行の書籍”非ニユートン
性媒体の流れ”の５６頁参照〕が、このことは多くの液
体の場合にも満たされている。
ガス／固体の混合物の疑似連続性が流動化によって作り
出される。種々の流動化された粉粒体における付着条件
の妥当性に疑問がもたれることに加えて、上記の疑似連
続性は測定用取付は物によって３６ｑされ、そして場合
によっては失われてしまうことさえある。流動床を測定
の実施に先立って機械的に均質化したとしてもその測定
結果は従って測定装置に左右され、そして互いに測定値
を換算することはできない〔中でもＪ、　Ｇｏｔｔｓｃ
ｈａｌｋ：雑誌Ｆｒｅｉｂｅｒｇｅｒ　Ｆｏｒｓｃｈｕ
ｎｇｓｈｅｆｔ　八６９４／８４゜６３−１頁”弛緩さ
れた堆積粉末におけるレオロジー的研究″及びに、にｅ
ｕｎｅｋｃ　：雑誌ＶＤトＦｏｒ−ｓｃｈｕｎｇｓｈｃ
ｆｔ　５０９　（＋９６５）　”粒度の小さな粉粒体の
流動化と流動挙動”参照〕。
東ドイツ経済特許公開第１６００７８号（ＧＯＩＮ）に
Ｉ’、　Ｄｒｃｓｓｌｅｒ　　の試験装置（雑誌Ｆｒｅ
ｉｂｃｒｇｃｒＦｏｒｓｃ４＋ｕｎｇｓｈｅｆＬ　Ｌｕ
Ｊ塁、　＋１５−１２７　　頁”プラスチック粉末の評
価のための機械約諾特性値）が開示されている。種々の
配量装置を設計するための諸特性値は得られないか又は
言及されていない。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の１．１的は微細粉粒体のための、流動床配１１
を装置を設計するための面提条件である各種のしオロジ
ー特性値を測定するための容易に扱いつる簡単な方法と
装置とを提供することであり、その際実験室装置におい
て求められた各特性値を任意の圧力の−［業的装置に対
して危険なく換算することができるようにすることせあ
る。
本発明の課題は、従来の技術的な偏見を打破することで
あり、そして現存の工業的な一般の流動床装置に基づく
流動床配量装置を設計するための基礎として微細粉粒体
の種々のレオロジー的特性値を測定するための容易に取
り扱いつる装置および簡単な測定方法を作り出すことで
ある。
それらのレオロジー約諾特性値は実際の工業的な流動床
配量装置にも使用できるものでなければならない。当業
界の偏見や従来公知の種々の記述の予断と異なって、上
述の課題は本発明に従い、流動化用ガス流速ｖＲに依存
して流動体密度ρｆと相対的静圧ｆｐとの両特性値を求
めるための、以下に記述する本発明に従う装置中で数多
くの微細粒粉体を用いて種々の流動床装置中で多数の実
験室的研究を実施することによって解決された。
［問題点を解決するための手段］ 付着力効果が異なっているために、通常の流動点Ｖ７、
は−・義的に利用できる比較可能な実際の基準とはなら
ない。しかしながら定点として、最低流動化可能性状態
ｆｆ、ｔＥ＋□。とじて最大流動体密度ρＦ（□０　を
、そして自由流動状態ｆｆ□、、、として近似的に定数
である流動体密度９本「　を用い１ｉすることか見出さ
れた。それにより、ｎ一つ又最大均質度の値によって、
或る粉粒体についてはそのかわりにこのρ＊「　に従属
する流動化用ガス速Ｊ！ｉ、ｙ＊、、　　が特性的設計
Ｊ、ｃ準を表わす。また史に、その流動化された粉粒体
の均質度が相対的な静圧［Ｉｌ、すなわち によって定義することができるということも見出すこと
ができた。この均質度はすなわちその流動化に関与して
いるか又はＩ′ｉ流してしまった粉粒体の割合について
の尺度である。
ガス流路を拡大することは相対的静圧を低ドさせ、そし
てそれにより均質度「１を低ドさせる。
流動体密度ρｆの時間的経過はその流動化された粉粒体
の流動状態を逆比例的に反映し、従ってその流動層系に
ついてのエネルギーの計算から専き出されたその仝流導
体密度範囲ρ、≦ρｒｍａｘ　　についての流動状態の
基準 ｒｒ、。・　３　π　　６！−ε、、ｏ））・ρ８　・
　■＊Ｌｔ　・　（ρ、−ρ本ｆ）・　・　・　・　（
２） を１ｊえることかできる。
この均質度の考慮によって、本発明によれば流動化され
た微粒体の動粘度ηｆ及び例えば攪拌機のような均質化
補助手段の効果を定義し、且つ定量化することができる
。
従来の粘度計は粘度測定のために液体において該）？１
するような、その流動化された粉粒体中で、の種々の物
体の抵抗を利用している。種々の流動化された粉粒体に
おける均質化の多くの研究において、その均質化の効果
は非常に微細な粉粒体においては劣悪化し、粒子間の液
体ブリッジの作用が優勢であるときは改善され、そして
最微細粒のフラクションを有しない粉粒体においては影
響を受けないということが確認されている。従って均質
化用装置は流動層の状態に影響を与えるということがわ
かる。中でも粉粒体と壁面との間の付着の条件が確保さ
れていないということによって外部より乱されていない
流動層についての動粘度η「はその本来の粒子流動層中
でのパルス印加と粒子の自山落Ｆとを用いて導き出され
る。
・・・・　（３） この場合、厳密には上式は完全な均質度についてのみ、
すなわちｐｒ≦ρ＊ｒ　の条件に対してのみ当てはまる
。良好に流わる微細粉粒体材料は多数存在し、モしてｆ
ｐ獲びに［［ｌ）７．のスムースな移行がＵ在するので
、ρＣ≦ρ「１、に対する近似的な有効性を推定するこ
とができる。従って均質化のための部材は測定のために
使用されるのてはなくて均質化の影響を調べるため、及
び流動化速度Ｖｓ　−Ｖ＊、を低下させるために使用さ
れるのであり、それによって搬送用ガスが節約され、Ｉ
Ｌつ流動床配置ｊ１装置の最適寸法を得ることができる
。本発明に従えば多くの実験によって種々の実験室装置
で求められた流動化用ガス速度ｖ本、を高圧力の種々の
流動層系に転用することかできる。
本発明の型費なポイントの−・つはその流動床底の形態
である。任意の数のガスのみの通過を許容する微細孔の
栓体を打する圧力測定センサをその流動床底を通して下
側から嵌め込み、そしてそれら圧力測定センサの、微粉
粒侵入に対して保護されているガス透過性端部が流動床
底上面と同一面で終端しているようにするか、或は圧力
測定用通路を側方に取り付け、または微粉末侵入に対し
て保護された流動床底板の中央に設けることによって、
１■さの種々異なった粉粒体に対して一義的な圧力条件
がイを在するようになること、測定装置や測定部材中の
神々の欠陥が確認されること、及びその各評価の高い統
計的信頼性が可能になること等の種々の利点がもたらさ
れる。上述のような圧力測定センサの配置は圧力損失を
二重に、即ち流動床装置に粉粒体を入れた状態で先ず−
・度、モして粉粒体を除いた状態でもう一度測定すると
いう煩瑣が不必要となる利点を有する。
こむによれば粉粒体の圧力損失△Ｐは唯一度の簡単な測
定によって求められる。流動床底における不均一性によ
る測定の誤差を除くために、この流動床底は孔直径が１
０μｍ以下で５０−７０　＊の自由濾過表面を打する微
細孔濾材よりなる必要がある。この流動床底の圧力損失
は粉粒体のそれよりも大であってガスの均等な分布が確
保されるようになっていなければならない。本発明に従
えば、流動床配置１七装置は三つの観点のもとに搬送用
ガスを供給しなければならない。先ず第一にその堆積粉
粒体が自由に流動する密度状態へ移行してその際そのよ
うな状態における搬送ガスの流ｆｉｌがその搬送される
べき物質の質量流量記、によってのみ左右−され、そし
て次の式 ％式％（１） によって計算されるような流量Ωム？３１．の流動化ガ
スを供給しなければならない。
第二には粉粒体がブリッジングを形成しないようにその
流動床配量装置は本発明に従い少なくとも３００　＋ｎ
＋ｎｎｌの直径の流動床底を有する必要があり、それに
よってガスが自由に流れる状態に達するために寸法によ
って条件付けられる下記の流動化ガス流量ＶＷＯｔｌｌ
ｌ ９ｗＧＬＲ）・Ａ−ｖ＄Ｌ−３６００・・・（５）が必
要である。
第三には流動化されなかった粉粒体を排除するために別
に供給することのできるガスが必要となることであり、
それによって粉末の流れｍ、１を搬送のために−Ｆ記の
総ガス流量Ｖｓｅｓ　１Ｂ）Ｑ８゜３゜１２Ｉｉｌ１．
−ムＬＱ　ｇ　　　、　、、　＜　６＞ρｄ（ρ”「−
ρＳ） が′ｊえられる。
流動床底の設計のためにはｖ札　及び搬送されるべき最
低の質量流１ｉ１を基礎とする必要があり、それによっ
て全ての運転招待において粉粒体の自由流動が確保され
ているようにしなければならない。従って流動床底直径
（１ｗｎ　　は下記式２式％（７） によって与えられる。
中でも１が小さな場合にこの流動床底直径ａｗｎはその
粉粒体の流動を保証するためにｄｍｉ。
よりも大きくなければならないから、 ＶｗＧ（１％）〉■乙？（ロ） となる。従ってその該当する粉粒体において均質化効果
が現われる場合、即ち ｖ＊Ｌ［ｏＲＷｌ　　＞　　”１．（ｎｌＲＷｌの条件
及び／又は ｆＰｌｏＲＷｌ　＜　ｆＰ（ｍＲＷｌ の条件が該当する場合にはｖ＊１４　　を低下させるた
めに或る均質化手段を使用するということか生ずる。ま
た史に、　Ｖｗａ　ｔｌｌｌ　＞　　Ｖｓｌｅ　ｓ　（
ｎｌ　となり得るので、流動化用ガスを排出させなけれ
ばならない場合が起こる。
本発明に従えばρネ「　が一定の場合に質量？ＡＥ　’
Ｉｔ測定手段なしに流動体密度ρ＊「　と密閉流動床配
ＩＩ：装置における全ガス流」１１Ω８゜、とから概算
的な質ｌｉｔ流、Ｉｌｌ晶、が下記式 のように与えられる。
−１−述した３　、ｔ、ｔ、準を維持した場合に微細粉
粒体の流動層中に理想的な均質な流動状態がその流動床
底の上方空間内に作り出され、これに任意の数の配送用
導管を設けることができる。これら配送用導管の延び出
しの方向は下向きであっても、上向きであっても、或は
またその流動床から側方へ向けられていてもよい。
本発明に従う知見の適用は実験室装置のみならず実際の
工業装置にも有効である。
［実施例］ 例として炭素粉末用の加圧しない流動床配量装置を説明
する。第１図に示す装置は円筒状の流動床容器１を有し
、このもの上に拡大形状の配量搬送容器２が載っている
。この流動床容器ｌの底に流動化用ガス供給管８が設け
られている。流動床底４の上方の配送用導管の流入［１
の部分に流動層密度を測定するための密度測定センサ７
が設けられている。この粉末の平均粒子直径は　１０３
　　μｍであり、６３　　μＩ以下の細粒部分は２６重
量％であって１２５　　μＩ以上のフラクションは２８
重量％である。各レオロジー的特性値の測定は内直径２
００　ｍｍ　、高さ４００ＩＩＩＩ１１を有する実験室
流動床装置を用いて行なうが、これはその流動床底４の
下方からこの底板の−に面と同一平面で終端するように
挿入されたＥつの圧力測定センサ３及び−分間当たり　
９０回転の−・定の回転数で運転される攪拌装置５の攪
拌アームを備えている。
流動床底４は微細孔のものでその孔直径は　１０μｍ以
下であり、自由流過面積は６４％である。
この実験室流動床装置を用いて求められ、そしてその後
に＋ｉｆ価された外測定値は均質度［１、流動体密度ρ
ｒ、動粘度ηＦ、及び流動化速度ｖ９に依存する流動可
能性［［（、である。これらの特性値はその実験の実施
に攪拌装置を用い（（ｍｔｖ）を付す）、又はこれを用
いることなく　（（ｏｌｌＷ）を付す）測定した。それ
ら特性値の計算には１１ｔ１記の式（１）ないしく３）
を用いた。最大密度ρ「（１□１即ち最低流動可能性の
ところ、及び一定密度ρ＊「即ち自由流動の開始点のと
ころの各定点はρｒ＝ｆ（ｖｇ） の関数曲線の経過から見出された。
ｆｐ　＝　　ｆ　（Ｖ’ｇ）　　及び　ｆ’　ｔ　＝　
　ｆ　（Ｖｇ）の内閣数曲線の経過から、攪拌装置を用
いた場合に攪拌装置を用いなかった場合よりも本質的に
低い流動化速度、即ちｖネＬ（０１’　＝　２．９５　
ｃｍ／ｓｅｃ　　及びＶ”１．ｆｍｌ　＝　　１．８８
　ｃｍ／ｓｅｃ　　において大きな均質度の状態が現わ
れ、従って攪拌装置を用いた場合には攪拌装置を用いな
い場合よりも低い流動化速度、また従って高い流動体密
度ρｆにおいて自由流動の状態が現われると言うことを
導き出すことができる。攪拌装置５を使用することはこ
の粉末の場合に技術的及び経済的な利点をもたらす。
Ｔ業的規模の流動床配量装置は上向きに延びる複数の搬
送管６を打して３−１０　Ｌ／ｈｒ　　の粉末配量能力
で運転される。その流動床底４は式（７）によって計算
した。その直径は：］ＯＯｍｍであり、これは本発明に
従いその流動化されない粉粒体堆積物に対する最低直径
を表わす。実際に供給された流動化用ガス流量礼。。、
はその全配量能力見回ｍｄ／ｍｄ　１ｍａｘｌ　に対し
てその必要な稀釈用カス流量ＱΔ？（Ｒ１を超えない。
実際に供給されるべきガス雀はもしこれがその必要な流
動化用ガス流量以下であるときはこれがＶｓＢ＋ｎ＋　
に相当するように高めなければならない。質’＋を流！
ｌ（ｍｄ　／Ｉｎ　ｄ　ｌ。１１の；ｔ１１制御〕ｊ：
メニ＆ｉ　（Ｖｇｅ＊＋ｎ＋　−Ｖｗ＋＋、Ｍ、）　＝
　Ｖｘｔ＋ｔｎ＋のＩｉ）を供給すべきであるから、出
力ＩＴｈｄ／晶ｄ（。、。
が低いときは僅かな制御可能性しか存在しない。
攪拌装置を用いた場合にはこれが高められ、と言うのは
　ＶＫＧ　（Ｉｌｌ　ｍ　＞　ＶＫＧ　（Ｉｌｌ。だか
らである。搬送される粉末ｊｅｔ　ｍｄは密度ρ＊ｆ　
と全ガス流［１」Ｖｇ、ｓ＋Ｉ１１　とから式（８）　
　に従って与えられる。
なお、以、ｌ二に挙げた説明において用いられた谷記号
の意味を次に列挙する。
「８．：相対的圧力損失、均質度 ［［。、　：堆積層及び流動層の流動１１Ｔ能性η「　
　：流動層の動粘度 ρ、　　：堆積層密度 ρ、　　：流動体密度 ９本「二自由流動開始点の流動体密度 ρｄ　　：粒子密度 Ｒ８：ガス密度 ρｒ（＋ｅ、、ｘｌ’最低流動可能性における密度■８
二自山断面についての流動化ガス速度Ｖｓ、　　二通常
の弛緩点における流動化ガス速度Ｖ＊、、　　　−自由
流動開始点での流動化ガス速度１１１ｄ　　　：固体の
？１叶流管 Ａ　　　：流動床装置の自由断面積 ΔＰ　　：流動層の静圧損失 ε１．ｎ　：ρｒ　１ａａｘｌにおけるボイド容積率ψ
、　　：粒子の形状因子 ｄ、：粉粒体の平均粒直径 ｄｖ：粒体ｈ１についての平均粒直径 ｖムＰ（１１，：　ρ８からρ、までの密度低下に要す
る流動化ガスｊＩｔ ※ｗｅ＋ｎ＋　：自由流動に達するための実際の流動化
ガス計 Ｖに＋＋１ｌＩｌ　’粉粒体搬送の際の補償用ガス流量
Ｖｇｅ□８）：粉粒体搬送における全ガス流量ａ　　　
：全ガス量に対する流動化ガス量ｏＲＷ　　　：攪拌丁
段を用いずに ｍ１ｌＷ　　　：攪拌手段を用いて ｍｄ　　　：実験室装置における粉粒体の質量
【図面の簡単な説明】
添付の図面は本発明に従う流動床配量装置の１ｊＬ体例
の図式説明図である。 １・・・流動床容器　　２・・・配ζ［搬送用容器３・
・・圧力測定センサ ４・・・流動床底　　　５・・・攪拌装置６・・・搬送
管　　　　７・・・密度測定センサ８・・・流動化用ガ
ス供給管

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）工業的装置の設計並びに運転のために流動層の諸
    特性値及び粉体流動特性を求めるための、流動化可能な
    細粒状物のガス／固体流動床を形成する方法において、 先ずその流動床底の上方における静圧損失ΔＰ及び或る
    一定量の上記粒状物の、流動床ガス速度Ｖ＿ｓに依存す
    る広がりの大きさを求めること、流動化ガス速度Ｖ＿ｓ
    に依存してその相対静圧ｆ＿ｐ、及び粒状物の質量とそ
    の時々の流動層の広がりとから与えられる粉体流密度ρ
    ＿ｆを求めること、各粒状物について粉体流密度曲線の
    上でρ＿ｆ＿（＿ｍ＿ａ＿ｘ＿）、Ｖ＿ｇ＿（＿ｍ＿ｉ
    ＿ｎ＿）における最小流動可能点ｆｆ＿（＿Ｅ＿）＿ｍ
    ＿ｉ＿ｎ及びρ＾＊＿ｆ、Ｖ＾＊＿Ｌにおける自由流動
    開始点ｆｆ＿（＿Ｅ＿）→∞の二つの特性値を求め、こ
    れらを用いて粒状物の全ての状態について下記の物質特
    性値及びプロセス特性値、すなわち 流動可能性ｆｆ＿（＿Ｅ＿） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（２） 動粘度η＿ｆ ▲数式、化学式、表等があります▼ （但しρ＿ｆ＜ρ＾＊＿ｆのとき） ・・・・（３） 相対静圧、すなわち均質度ｆ＿ｐ ｆ＿ｐ＝（△Ｐ・Ａ／ｍ＿ｄ・ｇ）≦１・・・・（１）
    配量装置の設計基準 Ｖ＿ｇ≧Ｖ＾＊＿Ｌ：ρ＿ｆ≦ρ＾＊＿ｆ を測定すること、及びそれらにより、均質度を高め、又
    は低下させる因子を定量的に厳密に決定すること（但し
    上記設計基準Ｖ＾＊＿Ｌは均質度ｆ＿ｐに反比例する）
    を特徴とする、上記方法。
  2. （２）流動床容器に運転状態においてＶ＿ｇ≧Ｖ＾＊＿
    Ｌの流動床ガス速度で流動用ガスを貫流させ、そしてそ
    の際■＿△＿Ｐ≦■＿Ｗ＿Ｇ≦■＿ｇ＿ｅ＿ｓの条件が
    当てはまり、但しここで■＿△＿Ｐは質量流量■＿ｄの
    懸濁物密度ρ＿ｓを自由流動の条件、すなわち ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（４） が保証されるような密度ρ＾＊＿ｆまで低下させるため
    の流動用ガスの容積流量を表わし、与えられた流動床底
    寸法においてガス流量■＿Ｗ＿Ｇ、流動床ガス速度Ｖ＾
    ＊＿Ｌは ■＿Ｗ＿Ｇ＿（＿Ｂ＿）＝Ａ・Ｖ＾＊＿Ｌ・３６００・
    ・・（５）を保証し、ガス量■＿ｇ＿ｅ＿ｓすなわち ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（６） は粒状物の質量流量■＿ｄを搬送するための全ガス量を
    意味し、そして流動床底直径ｄ＿Ｗ＿Ｂは自由流動の条
    件に従って ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（７） となり、但し上式においてｄ＿ｍ＿ｉ＿ｎは容器の流動
    化されていない上方部分から粉体粒子が流動層中に阻害
    なく流入するのに必要な直径として設定される、特許請
    求の範囲第１項に従う方法。
  3. （３）ｆ＿ｐ＿（＿ｏ＿Ｒ＿Ｗ＿）＜ｆ＿ｐ＿（＿ｍ＿
    Ｒ＿Ｗ＿）及び／又はＶ＿Ｌ＿（＿ｏ＿Ｒ＿Ｗ＿）＞Ｖ
    ＿Ｌ＿（＿ｍ＿Ｒ＿Ｗ＿）の条件のもとで、且つ粒状物
    の粉体流動性ｆｆ＿（＿Ｅ＿）が低くてその流動床配量
    装置内の質量流量負荷■＿ｄが小さい場合に攪拌手段に
    よって均質化が実現される、特許請求の範囲第２項に従
    う方法。
  4. （４）実際の工業的流動床配量装置の外部雰囲気に対す
    る気密性が保証されていて且つその設計基準Ｖ＿ｇ≧Ｖ
    ＾＊＿Ｌならびにρ＿ｆ≒ρ＾＊＿ｆが維持されている
    場合にその流動床装置において求めた密度値ρ＾＊＿ｆ
    と実際の工業的流動床配量装置へ供給されるガスの全容
    積流量■＿ｇ＿ｅ＿ｓ＿（＿Ｂ＿）とからその粒状物の
    質量流量を下記式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（８） に従い求める、特許請求の範囲第１、第２または第３項
    に従う方法。
  5. （５）搬送と配量とのために必要な全ガス量■＿ｇ＿ｅ
    ＿ｓ＿（＿Ｂ＿）を常時安定で連続的な運転の管理の目
    的で、その必要な流動化ガス流量■＿Ｗ＿Ｇ＿（＿Ｂ＿
    ）は一定であるけれども粒状物の質量流量ｍ＿ｄのすべ
    ての負荷領域において、■＿△＿Ｐ＿（＿Ｂ＿）よりも
    大であり、そして■＿ｇ＿ｅ＿ｓ＿（＿Ｂ＿）と■＿Ｗ
    ＿Ｇ＿（＿Ｂ＿）との差としての補償用ガス流量■＿Ｋ
    ＿Ｇ＿（＿Ｂ＿）がその質量流量の制御のために用いら
    れる、特許請求の範囲第２、第３または第４項に従う方
    法。
  6. （６）拡大する形状の配量−搬送用容器が載っている円
    筒形の流動床容器と、圧力測定手段と、および流動用ガ
    ス容積流量測定手段とからなる、工業的装置の設計並び
    に運転のために流動層の諸特性値及び粉体流動特性を求
    めるための、流動化可能な微細粒状物のガス／固体の流
    動床を形成する装置において、 上記円筒形の配量−搬送用の容器の中に流動床底４が設
    けられており、これが流動化用ガスの供給側で、この流
    動床底４を突き破っているかまたはその底板の表面に平
    行に側方に導溝として設けられている任意の数の圧力測
    定センサ３を備えており、その際この流動床底は５０−
    ７０％の自由濾過表面を有して１０μｍ以下の孔径の微
    細孔濾材よりなりかつその粒状物堆積の圧力水頭より高
    い流動抵抗を有すること、それら圧力測定センサ３の微
    粉体侵入に対して保護されているガス透過性端はその流
    動床底上面と同一面で終端していること、一つ以上の攪
    拌アームを有する攪拌手段５が流動床底４の直接上方に
    １分間当たり６ないし３００回の回転数でその流動床底
    ４に対して可動に設けられていること、およびその流動
    床底４の上方の配送管の入口の部分にその流動層の密度
    を測定するための密度測定ンサ７が設けられていること
    を特徴とする、上記装置。
  7. （７）粒状物空間中の圧力測定センサ３がガスのみを透
    過させる微細孔質の栓体を有している、特許請求の範囲
    第６項に従う装置。
  8. （８）流動床装置から任意の数の配送管を上向きに、下
    向きに、または側方へ向けて引き出すことができる、特
    許請求の範囲第６又は第７項に従う装置。
JP62039302A 1986-02-24 1987-02-24 粉粒体のレオロジ−特性値を決定する方法と装置 Pending JPS6311836A (ja)

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