化学工学論文集
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13 巻, 4 号
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  • 2塔式循環流動層における循環推進力
    杉岡 良吉, 桑原 敏幸, 高尾 政已, 梶 吉郎, 谷内 譲, 富阪 泰
    1987 年 13 巻 4 号 p. 387-391
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    2塔式循環流動層では2塔間の流動媒体の循環方式として, 強制循環と自然循環の2方式がある.重質油の熱分解プロセスであるKKIプロセスでは自然循環方式を採用しており, 循環量の制御は流動層本体下部ならびに移送管に吹き込むスチームの供給量を変えることにより流動媒体である鉱石の循環推進力を調整して行う.このため自然循環方式では垂直管および傾斜管流動層の流動特性の把握により, 鉱石循環量を予測し, これを適性に制御することが重要なポイントである.
    本報告では, 目視観察が容易である水-ガラスビーズの液固系コールドモデルにより垂直および傾斜流動層の同一膨張比を得る空塔速度と粒子径の相関を求めた.
    実験に用いた流動層では層流域より多少遷移領域に移行しかけた領域にあるものの, 基本的には層流域で用いられる相関式を用い, 必要な定数のみ修正すればよいと判断した.
  • 五十嵐 千秋, 郷田 昭一, 衛藤 正徳, 鈴木 英友
    1987 年 13 巻 4 号 p. 392-398
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    実用規模の連続式ベルトプレスを用いて, 下水汚泥の凝集, 脱水特性に及ぼすカチオン性有機高分子凝集剤添加率の影響を検討した.ブレーク点, すなわち添加したカチオン性有機高分子凝集剤が液中に残留し始める添加率付近で, 凝集汚泥の脱水特性が最良となることが確認された.この結果は, し尿処理汚泥を用いた少量規模の回分式凝集脱水試験の結果と同様であった.また, 最適薬注制御に用いる指標として, 残留ポリマ濃度を用いうることが明らかにされた.
  • 中川 克巳
    1987 年 13 巻 4 号 p. 399-403
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    水中の気泡群の固有振動数と気泡径との相関関係を実験的に検討した.気泡群の振動数Fnの測定は音波パルス応答法を用いて行った.1個の気泡しか存在しないときの固有振動数F1は, 浮遊気泡法により求めた.
    実験結果は, 液深H [cm] および塔径Td [cm], また気泡間距離L [cm], 気泡個数N [-] および体積基準気泡径D0 [cm] を用いて, 次の相関式を得た.
    Fn/F1=1.06 (H/D0) 0.216 (Td/D0) 0.273 (L/D0) -0.664 (N・W) -0.5
    20≦H≦56.5, 6≦Td≦36
    ここに, WはD0/2Lである.なお, 133個の測定値の偏倚は9.0%であった.
  • 成瀬 一郎, 松田 仁樹, 架谷 昌信
    1987 年 13 巻 4 号 p. 404-411
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    新しい固気接触装置として, 高速流動層 (あるいは気流層) と移動層とを組み合わせたCFM層型固気接触装置を提案した.
    本装置の適用性を調べるための第一段として, ガラスビーズ粒子を用い, 粒子ホールドアップ, 粒子速度分布, 粒子滞留時間などの粒子ならびにガスの基本的な流動特性を2次元可視化コールドモデルによって実験, 観察した.
    本実験結果より, 内管においては安定した高速流動層を形成する最小のガス流速 (最小高速流動化速度) の存在すること, 内管内粒子ホールドアップはガス流速の増加とともに指数関数的に減少すること, 装置内粒子速度分布は, 単一粒子の挙動に基づいて理論解析した結果と比較的良好な一致を示すこと, および粒子滞留時間は塔高の1次にほぼ比例することなどが明らかとなった.
  • 森 康維, 上前 英幸, 日比野 信吾, 江口 彌
    1987 年 13 巻 4 号 p. 412-420
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    乳化型液膜操作を実用プロセスとして確立するには, 解決すべき多くの問題が存在する.とりわけ, 油相中の担体, 添加剤および界面活性剤の組合せとそれらの濃度, さらに内外両水相の添加剤の選定とその濃度などの条件設定が重要となる.
    クロムの抽出試薬として有効とされる第三アミンを担体とする乳化型液膜では, 油相に添加される界面活性剤の作用によって, 油相中でゲル状のクロム会合錯体が形成する.このため乳化液滴はクロムの抽出機能を有するが, 第三アミンは輸送担体としての機能をほとんど失い, クロムの濃縮回収を実現できない.2・エチルヘキシル・アルコールとポリアミンとを含むケロシン溶液を液膜とし, 水酸化リチウム水溶液を内水相とする乳化液を用いると, 酸性水溶液に含まれる微量クロムを内水相に濃縮分離できる.さらにこの油相を数回繰り返し再使用しても液膜操作に支障のないことを確認した.
  • 理想段数と総括塔効率によらない方法
    宗像 健, 藤原 朱実
    1987 年 13 巻 4 号 p. 421-428
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    標題に示される合理的な方法が提案されている.この方法は, 熱交換器と物質移動装置の設計法の比較を通じで得られたもので, 従来の方法に比べて次の利点をもっている.
    1) 各段の負担しうる向流相当移動単位数を求め, その和が全体として必要な向流移動単位数を満たすように段数を求めるという考え方であるので, 理解が容易である.
    2) タイラインを利用して平衡関係を折線近似するため, 両相の物質移動抵抗の割合が合理的に考慮されている.
    3) 100%を超えうる類の段効率を使用しないでよい.
  • 栗山 雅文, 原田 英二, 今野 宏卓
    1987 年 13 巻 4 号 p. 429-434
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    水平かつ平行に置かれた円管列からの伝熱速度に及ぼすコロナ風の効果を検討した.
    種々の条件下でコロナ風の速度分布および最大速度を測定した.得られた結果は, コロナ風が放電々極先端から楕円形状に広がりながら吹くという仮定に基づいたモデルによって良く説明できた.
    このモデルを用いて各円管に吹き当たるコロナ風の平均速度を導出した.各円管の伝熱係数はこの平均速度と良好に相関することがわかり, 一様流中における単一円管の伝熱係数の相関法に従って一つの無次元相関式を提案した.
  • 一定入射条件下の屋内実験
    西村 誠, 坂東 芳行, 倉石 迪夫, Erich W. P. Hahne
    1987 年 13 巻 4 号 p. 435-441
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    半透過性PCM (相変化物質) 平板に直接太陽光をあて, 加熱融解するパッシブな太陽熱蓄熱システムに関して, 温度分布, 蓄熱効率に及ぼす光学的厚さの影響を検討した.PCMとしてパラフィンワックスを用い, 吸収係数を変化させるため黒色染料を添加した.PCMと保温層 (底背面断熱) とから成る試料平板について一定入射量の擬似太陽光の下で実験を行った.同時に, 総括比熱の概念に基づく理論解析を試みた.その結果, 本実験範囲では理論解析結果と実験結果はかなり良好な一致を示し, 理論解析の妥当性が確かめられた.また, PCMの光学的厚さの大きさによって温度分布, 蓄熱効率が大きく異なることが明らかになった.さらに, 光学的厚さが小さい場合, 内部融解 (back melting) となり, 蓄熱効率の面で有利であることがわかった.
  • 田部井 康一, 架谷 昌信, 黒田 正和
    1987 年 13 巻 4 号 p. 442-450
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    Mobile Bed Contactorの気液有効接触面積について, 化学吸収を利用して実験的検討を行うとともに, 接触面積とガスおよび液ホールドアップとの関係について検討し, 簡便で広範囲に適用可能な相関式を見いだした.
    塔単位容積当たりの接触面積は気液流速の増加とともに最大値まで増加する.一方, 液単位容積当たりの接触面積はガス流速の増加とともに増加するが, 液流速の影響はな低塔単位容積当たりの接触面積は, それぞれガス流速が2.0~3.0m/s, 液流速が0.01~0.03m/sの間の時, 最大値を持ち, その時のガスホールドアップは0.6である.
  • 斎藤 正浩, 定方 正毅, 佐藤 正之, 佐賀 井武
    1987 年 13 巻 4 号 p. 451-458
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    従来法を改良した高速二色温度計を用いて, 燃焼中の微粉炭粒子温度の瞬時値を測定した.その結果, 粒子温度は周囲ガス温度よりも高くなり, 条件によってはその差は900℃にも達することがわかった.また, 周囲ガス中の酸素濃度の増加とともに粒子温度は高くなり, 大粒子は小粒子に比較して200~600℃高くなった.さらに, この高速二色温度計で測定した粒子温度の実測値は, 小型層流炉を用いて測定した燃焼反応速度データに基づく単一粒子温度の計算値とほぼ良好な一致を示した.従来, 微粉炭の燃焼反応速度は周囲ガス温度あるいは炉壁温度で相関されてきたが, 以上の結果より燃焼反応速度を論じる際は粒子温度を考慮する必要があることが示唆された.
  • 流通方式および仕切板の伝熱抵抗の影響
    坂東 芳行, 西村 誠, 倉石 迪夫, 増田 誠
    1987 年 13 巻 4 号 p. 459-465
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    体積受熱型ソーラコレクタの集熱効率を改良するために, 作動流体層を透過率の高い仕切板にてマルチレイヤ化あるいはマルチパス化することを考え, この場合の集熱特性に及ぼす流通方式および仕切板の伝熱抵抗の影響について検討した.
    流通方式および仕切板の異なるコレクタを試作し, 層内温度分布および集熱効率を測定した.また, 層内自然対流を考慮に入れた理論解析を行い, 実験結果と比較検討した.
    その結果, 作動流体層を仕切板によって分割する場合, 流通方式および仕切板の伝熱抵抗によって層内温度分布や集熱効率は大きく影響されることが認められた.また, 仕切板の伝熱抵抗が大きい場合の集熱効率はマルチパス化の方がマルチレイヤ化よりも高くなることがわかった.
  • 吉田 裕志, 油川 博
    1987 年 13 巻 4 号 p. 466-473
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    定電圧条件における圧縮性スラッジの電気浸透脱水過程について理論的考察を行い, 定電圧条件での電気浸透脱水過程を表す半理論的な基礎式を得た.基礎式に基づいて, スラッジ層内の含水率分布および電位差分布, 脱水量, 電流, スラッジ層高などの経時変化が推定できる.これらの経時変化について, ゲル状ベントナイトスラッジを用いた実験結果と基礎式による計算結果との比較検討を行い, 定電圧条件における電気浸透脱水過程がほぼ推定できることを明らかにした.また, 脱水過程におけるスラッジ層の平均含水率について理論解析を行い, 平均含水率の経時変化が, 得られた理論式に立脚して, 脱水終了時における全脱水量およびスラッジ層高から実験式を求めることによって近似推定できることを示した.
  • 上山 惟一, 都留 稔了, 古崎 新太郎
    1987 年 13 巻 4 号 p. 474-480
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    気泡塔における気泡流動状態から循環流動状態, あるいは循環流動状態から気泡流動状態への流動状態遷移現象を実験的に検討した.水道水-コンプレッサ空気系による実験から, ガス空塔速度を増減させたときの平均ガスホールドアップ値が示すことのあるヒステリシス現象はガス空塔速度の増減の速さと密接に関係していること, さらに高ガス流速の運転を続けると気泡が合一しやすくなり, また低ガス流速の連続運転では気泡が合-しにくくなることを見いだした.さらに, イオン交換水-コンプレッサ空気系, 水道水-N2ガス系, およびイオン交換水-N2ガス系の実験結果との比較検討を行い, 以下のような知見を得た.1.水道水はイオン交換水と比較して気泡の合一を阻止する性質を有する.2.コンプレッサ空気のミストが液側に混入することにより合一阻止性が弱められる.3.ガス流速を増減させたときに見られることのある平均ガスホールドアップのヒステリシス現象は, 液が最初に持っている合一阻止性とガス側不純物混入による合一阻止性の弱体化との総合的結果である.
  • 諸岡 成治, 小畑 敦生, 安武 剛, 池水 喜義, 加藤 康夫
    1987 年 13 巻 4 号 p. 481-486
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    金属塩化物と水素との気相反応によりニッケルおよびモリブデンの微粉体を製造し, 粒子径に及ぼす反応温度や金属源濃度などの影響を調べた.粒子径は, 透過型電子顕微鏡写真, X線回折ピークの幅およびBET比表面積の測定により求めた.
    ニッケルの粒子径は, 1050~1250Kでは温度の上昇とともに減少し, 1250K以上では温度とともに増加した.融点付近における実験によって得られた粒子径は, ブラウン運動により相互に衝突した粒子が瞬間的に融合すると仮定した凝集理論にほぼ一致した.また, 比較的低い温度でも粒子径がかなり小さいと粒子の融合が起こることがわかった.未反応塩化物の消失後は粒子の成長は極めて遅くなった.粒子径は水素濃度によっても影響を受け, 反応速度が速くなるほど粒径は小さくなった.
  • 川崎 順二郎, 鈴木 孝典, 加藤 覚, 豊田 活, 近藤 伊知郎
    1987 年 13 巻 4 号 p. 487-493
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    O/W/O乳化型液膜による2成分炭化水素混合物の回分分離実験を行った.炭化水素混合物としてはベンゼン-n-ヘキサン系, 抽出溶媒にはiso-オクタン, 液膜相にはグリセリンおよびサポニンの水溶液を用いた.透過成分は膜透過, 膜破壊および機械的取り込みにより移動するものとして, これら3機構による移動量を計算した.透過速度の大きいベンゼンについては膜破壊の影響は軽微であったが, 透過の遅いヘキサンについては, 膜破壊の影響は無視できず, これが分離の選択度低下の大きな要因となった.また, 操作時間が長くなり溶剤中のベンゼン濃度が大きくなる条件下においてはベンゼンの移動に対する取り込みの影響が非常に大きくなった.総括透過係数はベンゼンに対して3~7, ヘキサンに対して0.2~0.5g/ (m2・min) 程度であった.また, 分離の選択度は最大45を示した.
  • 白神 直弘, 梶内 俊夫, 石川 聡
    1987 年 13 巻 4 号 p. 494-499
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    鉛直管による二成層流体からの取水を実験的に検討した.取水管を槽上部に設置して上方へ取水する場合と取水管を槽底部に設置して下方へ取水する場合を実験した.吸い込みによって二層界面に働く力を検討することから吸い込み限界距離と密度フルード数の関係式を得た.上方へ取水するときの下層吸い込み限界距離と下方へ取水するときの上層吸い込み限界距離は計算値と良好に一致した.
    下層流体の吸い込み流量と全吸い込み流量の比で定義した取水比は界面位置に対して直線的に変化することを実験的に示すとともに, 平行平板間の吸い込み流れを流体力学的に検討して考察を加えた.
  • 斎藤 貴, 佐野 幸紀, 成島 強, 井口 昭洋
    1987 年 13 巻 4 号 p. 500-506
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    酢酸-水-混合溶剤系の液々平衡を25℃で検討した.溶剤には, 1-ブタノール, 1-ペンタノール, 1-ヘキサノール, 1-ヘプタノールおよび酢酸ブチルを使用した.
    酢酸の無限希釈におけるモル分率より求めた分配比は, 酢酸ブチルとアルコールとの混合比が等モル比の時に極大値を示し, その分配比は5.0~5.4の範囲で1-ペンタノール>1-ヘキサノール>1-ヘプタノール>1-ブタノールの順であった.
    水と溶剤との選択率は, 溶剤中の酢酸ブチルの混合比率が高くなるに従って増加した.また, 選択率は, アルコールの炭素数が上昇するに伴い, 増加することがわかった.
  • 城塚 正, 尾上 薫, 藤井 高司
    1987 年 13 巻 4 号 p. 507-511
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    In the previous paper, it was demonstrated that the reaction could be divided into three regions, and the modified double shrinking core model, the double shrinking core model and the shrinking core model were applied to regions I, II and III respectively. However, the influence of different conditions on coal particle size change is not fully understood.
    In the present paper, the influence of reaction temperature on changes in residue weight, particle size and density was examined, using Taiheiyo coal screened to 16/20 mesh as the starting materials. It was found that the effect of reaction temperature on coal particle change is very great in region I. Moreover, by assuming initial particle size using the double shrinking core model, the relation between reaction temperature and particle size change was clarified.
  • 二宮 善彦, 横井 公二, 新井 紀男, 架谷 昌信
    1987 年 13 巻 4 号 p. 511-514
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    The emission characteristics of char NO at combustion temperatures of 1073 to 1173K were experimentally investigated in a differential packed-bed reactor to eliminate the gas-phase reduction of the NO produced. In this study, Taiheiyo (non-caking bituminous) and Taisei (anthracite) coal-chars, and activated sludge-char for comparison, were employed. The ratio of fixed carbon to volatile matter of the original coals was between 0.1 and 4.2. The chars were preliminarily prepared at a devolatilization temperature about 100K higher than the combustion temperatures so that the effect of volatile matter on NO formation could be minimized.
    The following results were obtained within the range of experimental conditions employed.
    1) The fractional conversion of char N into NO (ηNO) during the combustion depended on the coal rank ; ηNO of Taisei chars was about 0.8, that of Taiheiyo chars was in the range of 0.3 to 0.6, and that of activated sludge-char was about 0.1. The ηNO gradually decreased with increasing particle diameter.
    2) The ηNO obtained at a constant burning condition was found to increase with the initial mass ratio of char C to char N.
  • 倉前 正志, 柏 志郎
    1987 年 13 巻 4 号 p. 515-518
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    Transient heat transfer characteristics of a typical heat pipe for which the thermal loading was variable with time were investigated experimentally by using an automatic measuring system. Significant behaviour of step, frequency and pulse responses of surface temperature and heat transferred in particular was observed.
  • 黄 霞, 海野 肇, 明畠 高司, 平佐 興彦
    1987 年 13 巻 4 号 p. 518-521
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    A nonionic temperature-sensitive water-absorbing hydrogel PVMEG (polyvinyl-methylether gel), which swells and shrinks reversibly in response to a small temperature change, was applied to sludge dewatering as a water-absorbing medium. The water-absorbing rate of the gel varied with the properties and solid concentration of the sludge. All the sludges tested were dewatered quite well by repeated use of the gel.
  • 宍戸 郁郎, 飯田 一彦, 村松 利光, 大谷 茂盛
    1987 年 13 巻 4 号 p. 522-525
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    Effects of moisture content on mechanical properties (Young's modulus, yield stress, tensile strength) of drying shrinkage materials (Kibushi, Haido and mixed clay, to which 10wt % of glass beads are added) were studied by measuring the stress-strain curves experimentally. It was found that these properties strongly affect the moisture content. Liquid transport properties (Permeability and osmotic suction pressure) were measured and a strong dependence was found. When glass beads are added to the Kibushi, Young's modulus and yield stress decrease and permeability increases in spite of the same tensile strength and osmotic suction pressure.
  • 松本 繁, 吉田 雅俊
    1987 年 13 巻 4 号 p. 525-528
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    The control scheme recently proposed by the authors for diffusion processes has been extended so as to be usable for systems with unknown parameters. The extended Kalman filter algorithm was used for simultaneous estimation of parameters and state variables. The performance of estimator and controller was tested in real time in an experimental heat conduction process. The results show that the control scheme is robust and performs well even with few sensors.
  • 杉本 益規, 野末 達也
    1987 年 13 巻 4 号 p. 529-532
    発行日: 1987/07/10
    公開日: 2009/11/12
    ジャーナル フリー
    To make a closed-circuit granulation system by a single horizontal rotating conical vessel having the functions of granulation and classification small in scale and simple in operation, a new equipment item, the rotary lifter, was developed in the present work for refeeding small ungranulated particles, which were discharged from the narrow end of the vessel. Large spherical granules as final product were discharged from the wide end of the vessel.
    Under various circulating load ratios, closed-circuit granulation of calcium carbonate powder with water was carried out by such a horizontal rotating conical granulator with a rotary lifter. It was experimentally confirmed that more spherical and more uniform size products were obtained in the closed-circuit granulation than the total products in open-circuit granulation by the granulator.
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