対数透過則
log-penetration law
集塵装置や固液分離装置など各種の粒子分離装置において,粒子濃度が装置の長さ方向に対数的に減少する現象であり,次式で表現できる。
$$
\ln \left( \frac{C_{\mathrm{o}}}{C_{\mathrm{i}}} \right) = -kL
$$
ここで,$C_{\mathrm{i}}$ と $C_{\mathrm{o}}$ は分離装置の入口および出口濃度であり,$L$ は装置の長さである。また $k$ は装置の幾何学的形状と分離速度(沈着速度)により定まる定数である。
対数透過式は分離速度と装置の分離効率の橋渡しをする式であり,粒子の性状,操作条件,装置の寸法が与えられれば分離効率が予測できるので,分離効率推定の基礎式として重要な意味をもつ。表にいくつかの分離装置の対数透過式における $k$ の値をまとめて示す。
分離装置 | $k$ の値 | 記号 |
---|---|---|
水平流型重力沈降装置 | $$\frac{u_{\mathrm{g}}B}{Q}$$ | $u_{\mathrm{g}}$:終末沈降速度 $B$:装置の幅 $Q$:流体の体積流量 |
管型電気集塵装置 | $$\frac{\pi D u_{\mathrm{e}}}{Q}$$ | $u_{\mathrm{e}}$:静電気平均移動度 $D$:管内径 |
粒子充填層フィルター | $$\left( \frac{2}{3} \right) \left( \frac{\alpha}{1-\alpha} \right) \left( \frac{\eta}{D_{\mathrm{e}}} \right)$$ | $\eta$:単一球捕集効率 $D_{\mathrm{e}}$:球径 $\alpha$:球充填率 |
繊維充填層フィルター | $$\left( \frac{4}{\pi} \right) \left( \frac{\alpha}{1-\alpha} \right) \left( \frac{\eta}{D_{\mathrm{f}}} \right)$$ | $\eta$:単一繊維捕集効率 $D_{\mathrm{f}}$:繊維径 $\alpha$:繊維充填率 |
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