R1年 ばいじん・粉じん特論 問3 問題と解説

　問 題　　　　　

図は、流通形式集じん装置内の流動状態が異なる場合について、その集じん率ηとwA/Qの関係を表している。装置内の流動状態の記述として、ア～ウの中に挿入すべき語句の組合せとして、正しいものはどれか。

ただし、w：粒子の分離速度、A：装置の全集じん面積、Q：処理ガス流量、とする。

1. 気流が乱流で、装置内すべてにおいてダスト濃度が均一
2. 気流が乱流で、流れ方向断面においてダスト濃度が均一
3. 気流が層流

• ア　　イ　　ウ

1. A　　B　　C
2. A　　C　　B
3. B　　C　　A
4. C　　A　　B
5. C　　B　　A

 

 

 

 

 

　解 説　　　　

A、B、Cを見ると、AとBが乱流のモデルであるのに対してCは層流です。層流は気流が比較的規則正しく安定しているため、集じんするには最も都合のよい状態といえます。

この場合、粒子の分離速度wや全集じん面積Aに比例して集じん率が上がり、処理ガス流量Qを多くするとそれに反比例して集じん率が下がるという直線的な対応が見られます。よって、(ア)がCに対応します。

続いて、乱流モデルであるAとBの違いについて考えます。この2つの違いは、ダスト濃度がどの範囲で均一化されているか（混合状態）の違いを表しています。

Bは「流れ方向断面においてダスト濃度が均一」というモデルです。これは進行方向（入口から出口にかけて）にはダスト濃度が徐々に下がっていく状態を指します。いわゆるドイッチェの式と呼ばれるモデルです。

一方、Aは「装置内すべてにおいてダスト濃度が均一」というモデルです。これは装置に入った瞬間にダストが完全に混合され、装置内全体が出口付近と同じ薄い濃度になってしまうと仮定したものです。

ここで、AとBのどちらが集じん効率が良いか、部屋のホコリの掃除に例えてイメージしてみてください。

集じん装置は、空気中のダストが濃い（密集している）ほど、一度にたくさんのダストを捕まえることができます。Bのモデルは、入口にダストが山積みになっている状態なので、入口付近で一気に大量のダストを回収できます。

一方、Aのモデルは、入ってきたダストが瞬時に部屋全体に薄く散らかってしまう状態です。ダストがまばらだと一度に少ししか回収できず、効率が悪くなります。

よって、常に薄い濃度で集じんを行うAの完全混合モデルは最も効率が悪く、入口付近で高濃度な状態を保つBのモデルのほうが高い集じん率を示します。

以上から、中間の集じん率を示す(イ)がBに、最も集じん率が低くなる(ウ)がAに対応します。

そのため、

• ア：C
• イ：B
• ウ：A

となるので、正解は(5)です。