JPS5948337B2

JPS5948337B2 - ガス中の浮遊液滴測定装置

Info

Publication number: JPS5948337B2
Application number: JP13086977A
Authority: JP
Inventors: 芳夫小野島; 高義浜田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1977-11-02
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1984-11-26
Also published as: JPS5465090A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はガス中の浮遊液滴測定装置に関する。

製鉄、化学および環境装置、その他水を使用する各種プ
ラントにおいて、装置内または煙道中に浮遊する液滴は
、水の有効利用の立場あるいは汚染液滴の大気放出によ
る公害の防止の立場から、回収あるいは放出防止のため
の除去が必要となる。このため従来は、上記のような各
種装置、各種プラントにおいて、浮遊液滴を回収または
除去するための各種装置例えばミストエリミネーター等
が使用されているが、回収除去性能の向上、コンパクト
化、コストダウン等の点から上記装置の改善が望まれて
いる。このような浮遊液滴回収除去装置の改善のため、
あるいはプラント各部における液滴浮遊状況の実体把握
などのため、浮遊液滴の粒径、粒径分布および濃度の簡
便かつ正確な測定方法の確立およびその装置の実現が要
望されている。

従来、浮遊液滴の測定方法としては、（１顧水性の高粘
性オイルまたはグリス等を塗布した薄いガラス板または
金属板をガス中に挿入して慣性力により液滴を衝突させ
分離捕集する方法、（２）浮遊液滴の流れを高速度カメ
ラで撮影する方法、（３）慣性・力による液滴の分離
捕集性を向上させるため、気密容器中でノズル径および
衝突板との距離を調整して多段の衝突分離を行なう分離
装置すなわちカスケードインパクタ−において、上記衝
突板表面に親水性の高粘性オイル、グリス類または感液
剤・を塗布して液滴を分離捕集する方法等がある。

しかしながら、上記（１）の方法は、測定可能な液滴径
に限界があり、小規模の実験装置においては流速３ｍ／
秒以上の領域で１０μ程度まで測定可能であるが、大規
模の実プラントにおいては測定フ操作が著し〈困難に
なり、特にマスバランス把握上重要な重量累積分布測定
には個数分布からの計算が必要となり誤差が著しく大と
なる欠点があり、上記（２）の方法は、写真の解像能力
および撮影技術上の制限から上記（１）の方法よりも微
細な液滴の測５定は困難であり（上言ｄ３）の方法は、
固体粒子については１μ以下の微粒子まで測定可能であ
るが、液滴は衝突板への衝突時に細分化したりノズル壁
に付着したり、あるいは秤量時に固形分の影響がある等
の問題点がある。本発明は、上記欠点のない浮遊液滴の
測定装置を提供するものであり、本発明装置によれば簡
便かつ正確に浮遊液滴の粒径、粒径分布および濃度を測
定することができる。

すなわち本発明は、任意径の直管ノズルを有し、該ノズ
ルから導入された浮遊液滴を含む被測定流体の流線方向
を転向させ慣性力で比較的粗大液滴粒子を捕集し、該捕
集液滴を溜める液溜を下部に有する空筒部と、該空筒部
で未捕集の比較的微細液滴粒子を捕集するための遠心力
を上記流体の流速によつて生じさせる任意の管径、任意
の曲率半径および任意の巻数を有する曲管を内蔵し、上
記遠心力によつて分離捕集された液滴を溜める液溜，を
下部に有する少くとも１つの筒部とから構成され、各々
の筒部が連結し、気密に接合していることを特徴とする
ガス中の浮遊液滴測定装置を要旨とするものである。

以下、添付図面を参照して本発明の方法および２装置を
更に詳細に説明する。

第１，２図は、本発明の方法および装置の一実施態様例
を示す概略断面図で、第１図は測定実施時における本発
明に係る装置の組み立て図、第２図は本発明に係る装置
の詳細図である。

２第１，２図において、１は煙道、２は本発
明に係る装置の本体、３はフランジ部、４は被測定流体
、５は本発明に係る装置本体の支持棒、６は被測定流体
を煙道系外に取り出すための真空ポンプ、７はガスメー
ター、８は被測定流体吸引用導管、３９はフランジ部
３で支持棒５を固定するためのゴム栓、１０は本発明に
係る装置への被測定流体導入口（ノズル）、１１は空筒
部すなわち慣性衝突場、１２は第１筒部すなわち第１遠
心力場、１３は第２筒部すなわち第２遠心力場、１４は
第１筒３．部１２に内蔵された曲管、１５および１６は
該曲管１４の被測定流体入出口、１７は第２筒部１３に
内蔵された曲管、１８および１９は該曲管１７の被測定
流体入出口、２０は本発明に係る装置本体２と被測定流
体吸引用導管８とを連結する短管、４１２１は空筒部１
１、第１筒部１２、第２筒部１３の各々を連結する摺合
せ部、２２は本発明に係る装置本体２の上蓋である。こ
こで、上記ノズル１０は第２図に示すようにノズル先端
部を内側から削り、できるだけ鋭角とすることが望まし
い。

また、上記第１、第２筒部１２，１３の遠心力の度合は
、第１筒部く第２筒部とすることが重要であり、従つて
、筒部を３つ以上とする場合には遠心力の度合を第１筒
部〈第２筒部〈第３筒部・・・・・・・・・のようにす
ることが重要である。

この遠心力の度合は、曲管の管径の大小や曲率半径の大
小および巻数の多少によつて調節される。すなわち、低
遠心力は例えば曲管の管径を大、曲率半径を大、巻数を
少とすることにより、高遠心力は例えば曲管の管径を小
、曲率半径を小、巻線を多とすることにより得られる。
なお、空筒部１１では慣性力により、第１、２筒部１２
，１３では遠心力により液滴が分離捕集されるのである
が、この捕集液滴の粒径は空筒部１１、第１筒部１２、
第２筒部１３の順に順次小さくなるように、空筒部１１
、第１筒部１２、第２筒部１３を構成することが重要で
ある。

この構成要件としては、慣性力の度合すなわちノズル１
０の半径、あるいは上記のような遠心力の度合すなわち
曲管１４，１７の管径や曲率半径や巻数などがあるが、
いずれも対象とする液滴の粒径によつて容易に計算する
ことができる（算出法の詳細は後述する）。更に、本発
明に係る装置２の材料としては、高温、変形、腐蝕およ
び加工性等の面から、ガラス材が一般的である力＼測定
環境によつては軽量なプラスチツク材等も使用可能であ
る。

上記第１、２図により本発明の方法を説明する。

予め、本発明に係る装置本体２の空筒部１１、第１筒部
１２、第２筒部１３および上蓋２２をそれぞれ分解し、
充分洗浄後（１３０゜Ｃ以上の温度で１時間以上乾燥器
で）加熱して付着水分を充分除去し、（デシケータ一内
で）冷却した後秤量する。次に、第２図のように組み立
てると共に、支持棒５に装着し、ノズル１０にゴム栓（
図示せず）をして密閉し、短管２０と導管８とを連結す
る。しかる後、煙道１内に挿入し、本発明に係る装置本
体２の温度が煙道１内の被測定流体温度と同等の温度と
なる迄（約１０分間）放置した後、一旦煙道１外に取り
出してノズル１０のゴム栓を取りはずし、速やかに煙道
１内の所定測定点にノズル１０の向きを煙道１内被測定
流体４の流れの上流方向に向けて（すなわち第１図のよ
うに）挿入する。上記操作終了後、真空ポンプ６を稼動
させると、被測定流体４はノズル１０から本発明に係る
装置本体２に吸引される。

この場合の吸引運度は予め所定測定点の被測定流体の流
速を測定しておき、該流速ど等速で行なう。被測定流体
は先ず、空筒部１１にて慣性衝突により比較的粗大な浮
遊液滴が分離捕集され、次いス第１筒部１２の入口１５
から導入され曲管１４を通過中に浮遊液滴に遠心力が作
用し、該遠心力により比較的微細な浮遊液滴が第１筒部
１２の筒壁に付着、会合して分離捕集され、同様に第２
筒部１３においてもより微細な浮遊液滴が分離捕集され
る。すなわち、本発明においては、曲管中に被測定流体
を流すことにより、該流体が加速されると同時に遠心力
が作用し、その遠心力の作用により該流体の液滴が曲管
の内壁に衝突して、さらにその液滴が集合し、曲管の末
端から上記流体とともに排出されるのであり、単なるノ
ズルのように管内を流れるだけでなく、曲管内壁衝突し
て分離されるものである。上記吸引時間は、浮遊液滴濃
度により異なるが、所定の被測定流体を吸引した後、真
空ポンプ６を停止し、同時にノズル１０を被測定流体４
の流れの下流方向に向けて煙道１外に取り出し、一旦装
置本体２内の被測定流体を空気にて置換する。次いでノ
ズル１０および短管２０にゴム栓（図示せず）をして密
閉し、装置本体２の外壁を充分水洗、乾燥後、空筒部１
１、第１筒部１２、第２筒部１３をそれぞれ秤量すると
共に、各液滴捕集量を算出する。上記操作終了後、各液
滴捕集量をガスメーターＴ指示による総吸引被測定流体
量にて除算する事により、空筒部１１、第１筒部１２、
第２筒部１３で捕集された各浮液滴濃度が算出できる。

なお、空筒部１１で捕集される浮遊液滴限界粒径は次式
により求められる。また第１、第２筒部１２，１３で捕
集される浮遊液滴限界粒径は次式により求められる。

このように、空筒部１１、第１、第２筒部１２，１３で
捕集される各浮遊液滴限界粒径は慣性力の度合および遠
心力の度合によつて決められるものであるから、予め各
部位で捕集すべき各浮遊液滴の限界粒径を決めておけば
、上記計算式（１），（２）より、ノズル１０の径、あ
るいは曲管１４，ＩＴの管径（管内被測定流体流運）、
曲率半径、巻数（管内相当長）を容易に算出することが
できる。

以上説明した本発明装置によれば、次のような効果を奏
することができる。

（１）ガス中の浮遊液滴の粒径、粒径分布、濃度を簡単
かつ正確に測定できる。

（２）測定装置の形状および寸法がＪＩＳダスト測定法
に認められている測定装置形状および寸法と同程度であ
る。

（３）特別な関連装置を必要とせず、ＪＩＳダスト測定
用器具が使用でき、しかもＪＩＳ操作法と略同一操作て
１１定できる。

（４）測定装置の使用により被測定流体の流れを乱すこ
とはない。

（５）測定装置各部位の設計が容易であり、従つて作成
も容易である。

（６）実プラントにおける測定に適している。

次に、本発明の実験室的規模での実施例および実プラン
トでの実施例を挙げる。なお、両実施例に用いた本発明
に係る装置の概略寸法は次の通りである。

実施例１（実験室的規模での実施例）個数液滴分布既知のスプレーノズル（流速４．０ｍ／秒
、平均液滴粒径１７０μ）を使用し、モデル風洞にて、
上記装置による浮遊液滴の測定を行ない、空筒部の入口
と出口および第１筒部の出口における液滴分布を計測し
たところ、第３図に示す結果が得られた。

第３図中曲線１は空筒部入口、曲線２は空筒部出口、曲
線３は第１筒部出口にお″ける各液滴分布である。第３
図より次のことが明らかである。

（１）空筒部入口で平均液滴粒径１７０μであるものが
、空筒部出口で平均液滴粒径４０μ迄低下している。

（２）第１筒部出口での平均液滴粒径は５μ迄低下して
いる。

また、空筒部で捕集される液滴の限界粒径は８５μであ
り、前記計算式（１）から求められる理論限界粒径ＤＰ
＝９０μと略一致しており、第１筒部で捕集される液滴
の限界粒径は約１０μであり、前記計算式（２）から求
められる理論限界粒径ＤＰ＝９μと略一致している。

更に、空筒部、第１、第２筒部で捕集した各液滴の濃度
および全濃度は表１に示す通りであつた。

実施例２（実プラントでの実施例）湿式排ガス処理装
置出口のミスト・キヤツチヤ一出入口（処理ガス量９８
０Ｎｍ３／Ｈ）にて、上記装置による浮遊液滴の測定を
行ない、空筒部、第１、第２筒部で捕集した各液滴の限
界粒径、濃度および全濃度を計測したところ、表２に示
十結果が得られた。

上記表２より、ミスト・キヤツチヤ一におけるガス側か
らの浮遊液滴捕集量は、９８０Ｎｍ３／Ｈ×（１．１７
−０．１９）ｖ羽ｍｌ＝９６０ｇ／Ｈと算出できる。

なお、ミスト・キヤツチヤ一でのミスト捕集量実測値は
、ミスト・キヤツチヤー下部液溜にて１０３０ｇ／Ｈで
あり、上記算出値と略一致していた。この実測値が算出
値より高い値を示したのは、増湿ガスがミスト・キヤツ
チヤ一壁面にて凝縮したためと考えられる。また、上記
表２の限界粒径から、ミスト・キヤツチヤー入口の平均
液滴粒径は略２００〜３００μであり、同出口の平均液
滴粒径は略５０〜６０μであることが推定できる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本発明装置の一実施態様例を示す概略断面
図で、第１図は測定実施時における本発明装置の組み立
て図、第２図は本発明装置の詳細図であり、第３図は本
発明の実施例で得られた結果を示す図表である。

Claims

【特許請求の範囲】

１任意径の直管ノズルを有し、該ノズルから導入され
た浮遊液滴を含む被測定流体の流線方向を転向させ慣性
力で比較的粗大液滴粒子を捕集し、該捕集液滴を溜める
液溜を下部に有する空筒部と、該空筒部で未捕集の比較
的微細液滴粒子を捕集するための遠心力を上記流体の流
速によつて生じさせる任意の管径、任意の曲率半径およ
び任意の巻数を有する曲管を内蔵し、上記遠心力によつ
て分離捕集された液滴を溜める液溜を下部に有する少く
とも１つの筒部とから構成され、各々の筒部が連結し、
気密に接合していることを特徴とするガス中の浮遊液滴
測定装置。