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設備開発におけるPHOENICSの活用

1.解析目的

実際の設備開発現場でPHOENICSを使用している。今回はエコトラップ(一種のガス浄化装置)での充填物内部の気体拡散、VOC回収装置までの配管接続、吸着ローター内の気体拡散(速度分布)、新規装置開発におけるPHOENICSの役割などについて紹介する。

 

2.数値計算

2.1 充填物内部の気体拡散
図1に充填物の仕組みを示す。垂直方向に対して60°方向で左右分散しながらガスや液体が流れて行く。この過程で充填物表面の液膜とガスが接触し、物質および熱の移動が生じる。ポイントは対向流の液側若しくはガス側の負荷(圧力)が上がると、ガスが流れなくなる。今回は構造上、横に倒す必要があり、構造的に液体とガスを対向的に流せない。横に倒した場合流れ状況を調べた。


図1 充填物の仕組みイメージ

@計算モデル
計算モデルを図2に示す。


図2 計算モデル

A計算結果
計算結果から見るとショートパス(ガス流れと水流れと垂直方向)が発生するため、
効率が落ちることがわかった。


図3 計算結果

2.2 VOC回収装置までの配管接続
図4に装置の全体像を表す。


図4 エコトラップの全体像

@エルボの影響について
数値計算により、角エルボと円管エルボの違い、エルボの湾曲度合いなどについて調べた。比較図を図5(a),(b)に示す。


(a) 各エルボと円管エルボの違い     (b) エルボの湾曲度合いの影響
図5 エルボの影響について

2.3 VOC吸着ロータ装置内の気体拡散(速度分布)
図6にVOC吸着ローターのイメージを示す。


図6 VOC吸着ローターのイメージ


ここでは気体拡散方法の最適化を行うためのシミュレーションである。
@ 計算モデル


図7 吸着ローターの計算モデル


A 計算結果
円管型ダクトと矩形型ダクトを比較した場合、円管型ダクトの断面中心部の速度が速い結果になった。


2.3 新規開発におけるPHOENICSの活用
現在新規開発でのシミュレーション結果を次に示す。


図8 現在進行中の開発での計算結果一例

3.まとめ
横型エコラップの開発上でPHOENICSの応用について語った。

 

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