粉粒体
粉粒体（ふんりゅうたい）または粉体（ふんたい）とは、粉、粒などの集まったもの（集合体）。例としては、ごく身近なものとしては砂があり、その他にも、セメント、小麦粉などの粉類、コロイド、磁性流体、磁気テープなどに塗布する磁性の（超）微粉末、業務用複写機などで使用するトナーなどがある。土星の輪も粉粒体の一種である。
粉粒体は、粉（粒）の間の空間（空隙）を占める媒質も含めて一つの集合体と考える。個々の粉、粒は固体であるが、集合体としては流体（液体）のように振る舞う場合がある。砂の振る舞いは一つの例と言える。
米国での調査によると、化学工業で製品の1/2、原料の少なくとも3/4が粉粒体であるという。しかし粉粒体の取り扱いは経験的になされることが多く、経済的ロスも多く発生している。1994年には610億ドル（約10兆円）が粉粒体技術に関連した化学工業であり、電力の1.3 %が粉粒体製造で消費されている。その一方で、毎年1000基のサイロ、ビン（貯蔵槽）やホッパーが故障したり壊れている[1]。
分類 編集
粉粒体を扱う場合に最も基本的な物性の一つは粒子の大きさ、すなわち粒径である[2]。粒度とも呼ばれる。粉粒体の分類にも粒径によるものが多く用いられる。
粉は粒より小さく、粒は肉眼でその姿形を識別できる程度の大きさのものを言う。一方で、微粒子、微粉末という言い方も存在する。大雑把な区分をすれば 10−2 m から 10−4 m (数 mm - 0.1 mm）を粒体とし、10−4 mから 10 −9 m（原子の大きさの数倍まで）を狭義の粉体とする。
性質 編集
粉粒体は流体とも固体とも異なる独特な挙動を示すことがある[1]。
数値解析 編集
粉粒体に対して数値解析を行うとき、上記の独特な性質のため、特別な手法が必要となる。離散要素法（DEM）や粒子法などのような、ラグランジュ的な手法が用いられている。
参考文献 編集
- ^ a b 林茂雄『移動現象論入門』東洋書店、2007年、400頁。ISBN 978-4-88595-691-1。
- ^ 化学工学会 編『化学工学』（3版）槇書店、2006年、214頁。ISBN 4-8375-0690-9。
- ^ “粉体｜粉体のフレコン輸送の比重や粉塵爆発対策｜株式会社ウインテックス”. www.win-tex.co.jp. 2022年11月9日閲覧。
- 酒井幹夫『粉体の数値シミュレーション』丸善出版、2012年。ISBN 978-4-621-08582-0。