化学工学論文集
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13 巻, 3 号
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  • 高松 武一郎, 木下 正弘
    1987 年 13 巻 3 号 p. 263-272
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    ニュートン・ラフソン法を利用した段式分離プロセスの操作型問題の解法をレビューし, 数値実験による比較検討を行った.収束安定性と計算時間にのみ着目した場合, 次の結果を得た.沸点が成分間で大きく異なる系を処理し, かつ製品の流量が繰り返しの過程で変化する場合をガス吸収タイプの問題とし, その2つの特徴の少なくとも1つがみられない場合を蒸留タイプの問題とする。液モル分率か成分液流量が独立変数の中に含まれていない解法は, 非理想系には不適当である.蒸留タイプの問題ではBlock-Hegner法が適切であり, 他の解法での線形化における近似的取扱いは, 原報から判断される以上に汎用性を低くする.ガス吸収タイプの問題ではNaphtali-Sandholm法が適切である.しかし, 各法が独自の利点を有しているため, 断定的な表現はできないが, ある与えられた場合にどの解法が有力となるかを判定する際に役立ついくつかの他の情報も得られている.
  • 操作条件の影響
    福渡 康夫, 田村 吉隆, 溝田 輝彦, 冨田 守, 小此木 成夫, 松本 耕一, 中島 篤, 佐藤 幾郎, 稲垣 孝二
    1987 年 13 巻 3 号 p. 273-280
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    PBIL膜を装着した平面膜型モジュールを用いて, 操作圧, 温度, 循環流量, 食塩阻止率および膜面下へのドレインネットの挿入などの諸条件を変化させて, チーズホエーの逆浸透濃縮を行った.その結果を, 全溶質モル濃度, 平均溶質透過係数および平均物質移動係数を用いた多成分系の輸送方程式および濃度分極式を用いて解析した.
    体積透過流束および溶質透過流束は, 濃縮諸条件を変化させても, これらの式で表現された.水透過係数および平均溶質透過係数は温度および膜の食塩阻止率の関数として, 平均物質移動係数は循環流量, 温度および相当径の関数として表現された.膜面下へのドレインネットの挿入効果は, 水透過係数と平均物質移動係数の上昇として表現された.
  • 浅井 克也, 正木 秀幸
    1987 年 13 巻 3 号 p. 281-284
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    気液向流接触操作に使用するべく, 最近開発された4種のセラミックス充填物ハニセラパック6面体40, 50, 60, 14面体50に対し, 実験により圧力損失特性を調べ, 次に示す修正したLevaの式で相関した.
    ΔP/Z=agc・103600βLL {(3600G) 2G} (η/η0)γ (1≦η/η0≦10)
    η/η0は水に対する液体の粘度比を示す.さらにη/η0>10においてはすべての充填物に対し気液のチャンネリング現象が観察された.
  • 河野 尚志, Ahmad S. Ahmadi, 鈴木 道隆
    1987 年 13 巻 3 号 p. 285-290
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    流動層内の粒子に加わる運動力は, 層の安定性ばかりでなく, しばしば流動層反応器にとって重要な粒子や容器の摩耗や侵食も決定する.これらの力を強度既知のトレーサー粒子を用いて直接測定する新しい方法を確立し, この運動力に対する気体流速, 粒子径ならびに層のアスペクト比の影響を実験的に求めた.さらに我々の系統的な測定値に基づき, 圧力変動と気体流速, 粒子径, 流動層内の全粒子質量から運動力を推定する実験式を得た.
  • 一次液化油の低分子化過程
    城塚 正, 尾上 薫, 野々村 著
    1987 年 13 巻 3 号 p. 291-297
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    従来より, 石炭液化反応の速度論的解析は, 溶剤抽出や蒸留分別に基づくランピングモデルにより行われてきた.しかし, これらのモデルは, 反応機構や生成物を単純化して取り扱う断続的モデルであり, 生成物分布。反応機構および操作条件との関係を詳細かつ定量的に把握するためには, 液化反応における連続的取り扱いが必要である.そこで。本研究では, 液化反応で得られた一次液化油の分子量分布をGPC法を用いて測定し, その経時変化を連続的低分子化モデルにより説明した.その結果, 分子量mが300以上の範囲では, 初期の分子量分布, 反応速度定数k, mに対する反応次数bが既知であれば, 任意の反応時間での分子量分布が推算可能であること, また, m=300付近を境にして低分子化速度の分子量に対する依存性が異なることを明らかにした.
  • α-トコフェロール, パルチミン酸およびトリパルミチンの高密度二酸化炭素への溶解度
    大垣 一成, 塚原 逸朗, 千馬 克已, 片山 俊
    1987 年 13 巻 3 号 p. 298-303
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    パーム原油からビタミンEと呼ばれているα-トコフェロールを超臨界流体を利用して抽出分離する可能性を検討することを目的として, α-トコフェロールの高密度二酸化炭素への溶解度を二酸化炭素の臨界温度をはさむ25℃, 40℃で流通法を用いて実測した.さらにパーム原油中に含まれる遊離酸およびトリグリセリドの一例としてパルミチン酸, トリパルミチンの二酸化炭素中への溶解度も同じ条件で測定した.また得られた結果にSoave-Redlich-Kwong状態方程式を適用し実験値の相関を試み, 相関に必要な二成分定数を決定した.二酸化炭素のP-V-T関係から単位体積当たりの溶質成分の溶解量を求め, α-トコフェロールの高濃度分離に対して比較的穏やかな圧力下で温度を低温から高温に変化させる方法が有効なことを見いだした.今後α-トコフェロールの溶解度そのものを増加させるエントレーナ効果に対する研究が重要である。
  • 福井 良夫, 渡辺 教博, 栗本 英和, 松原 正一
    1987 年 13 巻 3 号 p. 304-309
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    逐次競争反応であるアジピン酸ジエチルのけん化反応が起きているCSTRの周期制御実験を行った.反応体積を変動させない場合, 原料供給流量および熱媒体温度を周期的に変化させると中間生成物の単位時間当たりの生産量が最適定常制御時に比べて約12%増加した.これに加えて溶媒の周期的供給を行うと単位時間当たりの生産量は約15%の増加となった.また反応体積を変動させる場合については, 原料供給流量, 製品取り出し流量および熱媒体温度を周期的に変化させると単位時間当たりの生産量は約64%増加することがわかった.
  • 傳 慶一, 国川 憲三, 宮本 茂之
    1987 年 13 巻 3 号 p. 310-317
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    脂肪族飽和高級アルコールのSO3ガスと乾燥空気の混合気体による硫酸化反応を上昇薄膜管型反応装置で行い, 主反応の選択性について検討を行った.主反応で生成したアルキル硫酸エステルがSO3と逐次的に反応する副反応を考慮することによりその選択性を定量的に取扱うことができた。主反応と副反応の反応速度の比を定量的に把握でき, 反応温度の上昇にしたがい副反応が急激に進行することがわかった.したがって上昇薄膜反応装置を工業装置として大型化する場合には, 管径の増大とともに反応温度が上昇するので管径の小さい反応管を並列に設置する多管型が望ましいことが明らかになった.
  • 固定化グルコースオキシダーゼによるグルコースの酸化
    川上 幸衛, 安達 公浩, 嶺村 則道, 楠 浩一郎
    1987 年 13 巻 3 号 p. 318-324
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    ハニカムモノリス反応器における気液間および固液間物質移動速度を測定するとともに, 本反応器の性能を固定化グルコースオキシダーゼによるグルコースの酸化において検討した.実験を行った液の低流量範囲においては, モノリス流路内の二相流は, 上向並流ではスラグ流となり, 下向並流のときは液環状流となる.このため, 上向並流操作は, 気液間ならびに固液間ともに, 下向並流操作のときより3~5倍高い物質移動速度を与えた.また, 固定化グルコースオキシダーゼによるグルコースの転化率も, 上向並流の方が下向並流のときより2~3倍高い値を示した.モデル計算の結果, これは, 下向並流操作では酸素の固液間物質移動支配となるが, 上向並流ではこの抵抗が低減されるためであることが確かめられた.
  • 大久保 達也, 井上 博愛
    1987 年 13 巻 3 号 p. 325-331
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    吸着分子-表面間の相互作用の影響が強く現れる希薄領域での吸着性気体の多孔質ガラス内表面拡散現象を解析するための新しい実験法を提案した.本実験法は, 擬定常透過実験と矩形波応答実験とからなる。矩形波応答実験に関しては, 無次元化した時間領域で, 矩形波入力幅と応答が最大になる時間との間に関数関係を見いだし, これをもとに有効拡散係数, Henry型吸着平衡定数, 表面拡散係数を求める簡潔な解析手順を考案した.上記方法の妥当性を検証するために, 温度を298K, 318Kの二点とし, Henry型の吸着平衡が成り立つと考えられている圧力領域で, 以下の吸着性気体について実験を行った.二酸化炭素, 亜酸化窒素, エタン, エチレン, プロパン, プロピレン, 1-ブテン, R-12, R-22, R-114.理論応答波形と実験より得られた応答波形とはよく一致し, また得られた物性値は妥当な温度依存性および値を示した.以上の結果は本実験方法の妥当性を裏づけるものであった。
  • 坂東 芳行, 倉石 迪夫, 西村 誠, 長谷川 克己, 服部 真, 荒深 貴幸, 若園 紘志
    1987 年 13 巻 3 号 p. 332-339
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    気液同時吹込みノズルと外部循環式エアリフトを組合せた気泡塔における流動特性について実験的に検討した, 塔径0.164m, 塔高1.70, 2.70, 3.90mの気泡塔を用い, ノズル径を20, 25および40mmと変えて, 流動状態の観察およびガスホールドアップ, 循環液流量の測定を行った.また, 亜硫酸ナトリウム水溶液による酸素吸収量を測定し, 気液界面積についての考察を行った.
    その結果, 本組合せ方式により優れた気液接触効率の得られることが知られた.すなわち, ガス速度が高い場合には, 気泡塔内に噴流部および斉流部が観察され, ガスホールドアップおよび気液界面積は液流れのない場合よりも大きくなった.これらの増大効果はノズル径の影響を受け, 最適ノズル径の存在することが認められた.また, 本測定範囲においては塔高が高いほどガスホールドアップおよび気液界面積は大きくなった.
    ガスホールドアップおよび気液界面積の実験式を算出した。これらの実験式とエネルギ収支式に基づく計算値は, ±15%以内の誤差で実測値とほぼ一致した.
  • 高橋 洋志, 小幡 英二, 竹内 隆男
    1987 年 13 巻 3 号 p. 340-347
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    二次元状マスフローホッパ内を重力の下で流れる粒子群のホッパ全域における速度分布をトレーサ粒子位置の経時変化を測定することによって求めた.速度および流れの方向が不連続, あるいは急変するような特性領域が速度分布の詳細な解析から見いだされた.一方, 速度特性線と応力特性線 (滑り線) を予測する近似的手法を塑性理論に基づいて提案した.理論的には, 速度特性線を横切る粒子速度の不連続が可能である.計算された特性領域と実験的に得られた特性領域は一致することが確かめられた.また滑り線は粉粒体層の降伏が生じた直後に発達する流れ場に現れることも確認された.
  • 西山 公典, 河野 猛, 乙竹 直, 油谷 暢悦
    1987 年 13 巻 3 号 p. 348-354
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    三相流動層は, 石炭液化や廃水処理などのような多くの工業プロセスに関係している.その基礎研究は今後ますます重要になってくると思われる.本研究では, 三相流動層における圧力変動特性と三相領域, 遷移領域および気泡領域の3領域に分類した流動様式との関係を把握することに焦点を絞っている.圧力変動は層の所定位置においてストレインゲージタイプの圧力変換器によって測定した.また, F.F.T.アナライザーによって統計的関数すなわち, 自己相関関数および密度分布関数を記録された信号より算出した.これらの関数は確率論的手法を用いて解析され, さらに得られたモデルパラメータの値が三相流動層における3領域と関係づけられた.
  • 今井 正直, 古崎 新太郎
    1987 年 13 巻 3 号 p. 355-362
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    D2EHPA-SHELLSOL-K®を有機相として, ランタンの正抽出速度と逆抽出速度を平面接触撹拌槽を用いて測定した.正抽出反応は, 水相のランタン濃度の一次, 有機相試薬濃度の三次に比例し, 水素イオン濃度の三次に反比例した.逆抽出反応は, 有機相ランタン濃度の一次に比例した.これらを解析した結果, 内圏型錯体の生成を律速とする抽出速度式にまとめることができた.また, 抽出速度式から求められた抽出平衡定数は, 平衡実験から求められた定数とよく一致した。一方, 有機相に界面活性剤Span80®を添加した系では, 界面活性剤濃度が高くなるにしたがって正抽出反応速度, 逆抽出反応速度はともに低下し, 界面活性剤が界面に吸着したことによる影響がみられた。
  • 白戸 紋平, 山崎 春夫, 村瀬 敏朗, 岩田 政司, 伊藤 毅
    1987 年 13 巻 3 号 p. 363-369
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    ダイナミック濾過では, 濾材面から濾過ケークを完全に掃流できる形状をもつローターが望まれる.この条件を満たすローター形状を考察するため, 数種類のローターを用い透過がない場合について, 濾室内部の速度分布およびローターの流体摩擦抵抗を測定しローター形状の影響を検討した.
    溝付鈍頭ブレイド形ローターを高速回転させると, 濾材近傍に生ずる境界層において周方向, 半径方向および軸方向のすべての速度成分をかなり増加させ, 濾材面に強い剪断力が作用し掃流効果を向上させると考えられる.速度分布に及ぼすブレイド形ローターのレイノルズ数Re, 溝幅aおよび溝ピッチlの影響は, 核流部とローターの周速度比Kの増加で評価することができ, K値と無次元量 (Rea/l) の本報の関係式を用いれば, 濾室内部の速度分布を近似推定できる.また, ブレイド形ローターの回転トルクについても, 同様な操作諸因子を用いてRe>3×105の乱流範囲における相関式を得た.
  • 今枝 正夫, 馬 錫〓, 橋本 強二
    1987 年 13 巻 3 号 p. 370-372
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    Optimal tuning of a digital PID (PI) controller is discussed, based on the Integrated Absolute Error (IAE) as a performance index. These optimal tuning values are formulated with process parameters by a non-linear least square method. Once the process is modeled by a 1st-or 2nd-order system with time delay, optimal tuning of digital controller is realized. A controlled system tuned by this method shows rapid settling in response and the amplitude of manipulated variable is rather small. This method is very effective for a control system which has saturation in a manipulated variable.
  • 新垣 勉, 外山 茂樹, Hassan Mohamed Salah, 村瀬 和典, 鈴木 政典
    1987 年 13 巻 3 号 p. 373-375
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    Wall shear stress for liquid film flowing down a vertical tube was measured by an electrochemical method using a slender band electrode attached circumferentially to the tube.
    In the regions where Re _??_ 1000 and Re_??_ 150, the observed shear stress (τapp) was in good agreement with the true shear stress (τw) estimated from mean film thickness. In the intermediate region, however, τapp was markedly smaller than τw and the maximum difference was about 30%.
    Based upon theoretical analysis, it was indicated that the ratio τwapp was equal to 1.0 for turbulent and laminar flows and was greater than 1.0 for flow in the transitional zone.
    By taking experimental and theoretical results into account, it was deduced that the transition to turbulent flow occurred in a definite range of Re, i. e. 150_??_Re_??_ 1000.
  • 多田 豊, 安西 晟
    1987 年 13 巻 3 号 p. 376-379
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    Sapwood of konara (Quercus serrata) was pyrolyzed in molten carbonates and chlorides and in an inert atmosphere without molten salt at temperatures of 873-1173K, respectively. By the use of molten salt, the yields of wood gas and residual char were increased while that of distillate was decreased. The concentration of hydrogen in the gas was increased by the use of mixtures of carbonates or a mixture of zinc chloride and potassium chloride. The concentrations of methane and ethylene were increased by use of a mixture of sodium chloride and potassium chloride.
  • 高橋 洋志, 小幡 英二, 竹内 隆男
    1987 年 13 巻 3 号 p. 379-382
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    The velocity field of particles developed in a funnel-flow hopper during discharge was investigated. The initially formed flow region at the outlet propagated upwards, expanding its size as the flow developed. The boundary between the flow region and the dead region consisted of the theoretical slip line. The expansion of particles bed with increase of void fraction was suggested in the boundary region. It was found that the particles descend with discontinuity in velocity and that the discontinuous points coincide with the theoretical velocity characteristics.
  • 西村 龍夫, 白石 満広, 山本 雅幸, 河村 祐治
    1987 年 13 巻 3 号 p. 383-386
    発行日: 1987/05/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    This paper describes the effect of a vertical partition on heat transfer in a porous medium heated from the side. A boundary layer model is used to obtain a simple analytical representation of the heat transfer rate.
    The results are in good agreement with numerical calculations based on a finite element method. The partition has the effect of reducing the heat transfer rate by about 65% in the high Rayleigh number range.
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