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J-GLOBAL ID：202102291989360171   整理番号：21A0332292

海洋鉱物資源開発における傾斜管内の固気液三相流の移送評価

Flow Assurance for Gas-Liquid-Solid Three-Phase Flow in Inclined Pipe for Deep Sea Mining

著者 (5件)： 高野慧 (海上技術安全研) ,  正信聡太郎 (海上技術安全研) ,  山本譲司 (海上技術安全研) ,  金田成雄 (海上技術安全研) ,  小野正夫 (海上技術安全研)
資料名： 海上技術安全研究所報告(Web)
巻： 20  号： 3  ページ： 313-328 (WEB ONLY)  発行年： 2020年12月27日 
JST資料番号： U0578A  ISSN： 2188-6598  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 日本の排他的経済水域内の深海には,海底の塊状硫化物鉱床やコバルトに富む地殻などの海底鉱物が存在する。しかし,海底鉱物の開発はまだ商業化されていない。エアリフトポンプは,管に空気を供給して密度を下げ,海底鉱物を効率的に地表に輸送することにより,流体またはスラリーを上昇させる。浸水率や供給空気量などの特定の条件下で,エアリフトポンプによって持ち上げることができる鉱石の量を推定することが重要である。持ち上げられた鉱石の量を推定するためには,三相流の空隙率と流れの摩擦損失を知る必要がある。以前に,三相流における空隙率と摩擦損失を推定するための経験的方法を提案したが,これらの研究は垂直管における推定を目標とした。一方,海底鉱物にエアリフトポンプまたは遠心ポンプを使用するリフトシステムには,垂直管および傾斜管の両方がある。本研究では,傾斜管における空隙率と摩擦損失を調べるために,縮尺模型実験を行った。実験は5つの異なる傾斜角で行った。以前の研究で提案した垂直または水平管の経験的推定方法を,著者らの実験条件に適用した。次に,空隙率と摩擦損失に関する実験データを,以前に提案した方法で推定したものと比較した。比較の結果より,推定結果は実験結果と良く一致し,傾斜管における空隙率と摩擦損失が以前の方法で計算できることが分かった。さらに,エアリフトポンプシステムにおける液相流束の計算方法を提案した先行研究を参照して,運動量保存に基づいて混相流中の液相流束を計算した。計算結果と実験結果を比較すると,計算手順を適用して傾斜管内の液体流束を決定できることが分かった。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *海洋 ,  *資源開発 ,  鉱物 ,  垂直管 ,  気泡ポンプ ,  三相流 ,  空隙率 ,  摩擦損失 ,  縮尺模型 ,  模型試験 ,  予測技法 ,  遠心ポンプ ,  傾斜角 ,  フラックス【流束】 ,  数値計算 ,  液相 ,  *運搬 ,  傾斜管 ,  モデル ,  相
準シソーラス用語： エアリフトポンプ ,  海底鉱物 ,  *海洋鉱物資源開発 ,  経験モデル

分類 (2件)： 特殊採掘  (UA05090Y) ,  金属鉱山,鉱物資源  (UA01080L)

引用文献 (15件)：

• Claire Beauchesne et al., State of the Art of 1D Steady State Flow Assurance Models for Deepsea Mining Production System Using Air-Lift Pumping, OTC2015 (2015).
• 八田夏夫,石井隆次:揚鉱管内を上昇する固気液3相流体の流動に関する数値モデル,資源と素材,111巻(1995),pp.637-642.
• 宇佐美毅,山門憲雄:エアリフトポンプによる固体粒子の輸送特性(第1報),日本鉱業会誌,97巻,1118号(1981),pp.245-250.
• S. Takano et al., 2018, Experimental studies of air-lift pump for deep sea mining, Proc. of the ASME 37th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Spain.
• S. Takano et al., 2020, Experimental study on three phase flow in inclined pipe for Deep Sea Mining Proc. of the ASME 39th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Virtual.

タイトルに関連する用語 (8件)： 海洋 ,  鉱物資源 ,  開発 ,  傾斜管 ,  液 ,  三相流 ,  移送 ,  評価