気相分散粒子の帯電と動的挙動

摘要

粉体を気相中で取り扱うと，粒子と壁との接触帯電が問題になることが多い．粉体をバルクとして取り扱うときにも粒子は帯電するが，低濃度管内固気二相流のように，粒子が壁と自由に接触できる気相分散システムの方が帯電の進行は速い．接触帯電は表面現象の一つであり，微粒子は比表面積（単位質量当たりの表面積）が大きいので，粒子の動的挙動に帯電の影響が現れやすい．例えば，帯電した微粒子が静電気力によって壁の方向に移動するとき，沈着フラックス（単位時間，単位面積当たりの沈着量）は大きくなり，壁に到達した粒子の付着力に静電気力が加わるので再飛散が生じにくく，急速に沈着層が形成される．本稿では，1個の粒子が繰り返して壁と衝突するときの帯電の機構を基礎として，管内固気二相流における帯電の考え方およびその特徴を解説する．また，帯電微粒子の動的挙動として粒子の沈着に着目し，管内に形成される沈着層の特徴および静電気に起因する沈着層の防止法を紹介する．