化学工学論文集
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14 巻, 1 号
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  • 渡辺 隆行, 本多 卓也, 神沢 淳
    1988 年 14 巻 1 号 p. 1-7
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    熱プラズマ流を物質処理に用いるには, その目的利用に応じて, エネルギー流密度を制御する必要がある.プラズマ切断を例にとると, プラズマ流から平板への熱移動量を絞ることが望まれる.よって, 本研究ではノズル出口近傍で内側方向の半径方向流れを吹き出しにより, アルゴン熱プラズマ流のエネルギー流密度を絞ることとプラズマジエットから平板への熱移動量を絞ることを行った.これらの評価のひとつとしてここでは, 電気回路の共振曲線の鋭さを示すものと類似したQ値を用いた.Q値は最大エネルギー流量値を半値幅で割った値と定義する.半径方向の吹き出し流に対して両者のQ値は, ほぼ同じ流量で極大値を示した.
  • 森吉 孝, 魚崎 泰弘, 菊池 雅彦
    1988 年 14 巻 1 号 p. 8-13
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    1-ブタノール+水系とイソブチルアルコール+水系の液液平衡に及ぼす圧力効果を考察するため, 成分の活量係数に対してScatchard-Hamer式を適用して溶解度等温線を熱力学的に解析した.温度302.95,322.75K, 圧力0.1,101.3,202.6MPaの条件下で算出された成分の部分モル体積差 (Δv1, Δv2) をみると, 両系ともΔv1は0~1cm3・mol-1の間で圧力増加とともにわずかに減少するが, Δv2は-7~-2cm3・mol-1の間で逆に増加することが分った.Δv1とΔv2に対して得られた計算値は, 成分の部分モル体積から求めた実測値と符号及び大きさに関して満足な一致がみられた.
    以上の結果から, Scatchard-Hamer式はこれらの系にも十分適用でき, 液液平衡に対する圧力効果の解析結果は妥当なものであると言える.
  • 渥美 邦夫, 牧野 敏夫, 加藤 清, 村瀬 敏朗, 入谷 英司, P. Chidphong, 白戸 紋平
    1988 年 14 巻 1 号 p. 14-19
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    円筒型ダイナミックフィルターにおけるローターの回転動力に影響を及ぼす操作因子を明らかにするため, 透過および貫流がない場合について溝付ローターの摩擦抵抗を検討した.また, 濾室内部の流れを可視化してテイラー渦流が発生する臨界点に及ぼす濾室および溝寸法の影響を考察した.
    摩擦抵抗に及ぼすローターの溝効果は, 溝数および溝幅の影響を考慮して本報で定義した操作因子で表すことができ, 溝とローター表面の面積比, 濾室の間隔幅と内筒半径との比およびローター基準のレイノルズ数によって回転トルクが評価できた.これらの操作諸変数を用いてテイラー渦流域における流体摩擦係数の実験的な関係式を求め, 溝面積比がある一定値以下であれば溝付ローターの回転所要動力は平滑な溝なしローターの場合とほぼ同一値となることを示した.また, テイラー渦流の発生によって層流流動が不安定となり始める移行点の推定のために, 臨界レイノルズ数についても従来より広範囲の間隙比について相関式を得た.
  • 轡 義則, 小島 光司, 松山 久義
    1988 年 14 巻 1 号 p. 20-25
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    測定点の数が少ないバッチプロセスの異常診断には, 測定変数の経時変化が利用されることが多い. パターン認識は, その経時変化とプロセスに発生した異常の原因との対応関係を見つけるのに適した方法である. 本研究では, パターン認識を利用したバッチプロセスの異常診断法を開発した. その方法は, プロセスで観測されたパターンを異常の各原因に対してあらかじめ用意されたパターン (代表パターン) とマッチングさせることによって異常原因を検出するものである. さらに, より確実な診断ができるように代表パターンを改良する学習機能をそなえている. また, 提案した方法を用いて. バッチプロセスの異常診断実験を行い, その有効性を確かめた.
  • 田部井 康一, 架谷 昌信, 黒田 正和
    1988 年 14 巻 1 号 p. 26-31
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    気液向流式三相流動層 (Mobile Bed) における充填粒子の運動をシネマ撮影法で解析し, 粒子の上向きおよび下向き軸方向平均移動速度および絶対値平均, 2乗平均平方根粒子軸方向移動速度を求めた.さらに一次元拡散モデルに従い, 粒子軸方向混合拡散係数を実験的に求め, その推算式を得た.
    各平均粒子速度および混合拡散係数は, 気液流速, 塔径の増加とともに増加した. また, 粒子ペクレ数は気液流速および塔径の増加とともに減少した.
    気体分子運動論における粒子平均速度と拡散係数の関係が本実験系にも適用できるとすると, 粒子ペクレ数は粒子ホールドアップの関数で表すことができ, 塔径の影響も考慮した相関式を得た.
  • 谷下 秋男, 福島 正人, 折茂 英明, 西本 尚夫, 乙竹 直
    1988 年 14 巻 1 号 p. 32-37
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    中, 低位の熱エネルギー変換サイクル用の作動媒体を探索する上で, 熱力学特性は非常に重要である.
    本研究ではPeng-Robinsonの式を適用し, この式における2成分エネルギー相互作用係数δijを15種類のフロン類2成分系気液平衡データより算出した.検討の結果, このδijは温度, 組成ともにほぼ依存性がないことがわかった.そこで, 1-δijを, 構成する各成分の臨界体積, 偏心因子, 分子量の物性値との間で相関を試みた.相関式の平均二乗偏差は3.1%である.この相関式によるδijの推算値を用いたPeng-Robinson式による気液平衡の推算結果は圧力で7.3%, 蒸気組成で3.4%の偏差であった.同様な方法で飽和液体積の推算精度は5.1%であった.本報により, δijを与える推算式及びこれを用いたPeng-Robinson式による推算法が未開発物質を含むフロン混合系作動媒体を評価, 選定するために非常に有用になると考えられる.
  • 空閑 良壽, 古閑 二郎, 井上 一郎
    1988 年 14 巻 1 号 p. 38-45
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    空気流量および粒子排出口の位置がスクリーンミルの生成物粒度に及ぼす影響を粒径500~1000μmの相馬砂を用いて実験的に検討した.ミルのハンマーの衝撃速度は32.3, 47.1, 61.6, 91.0m/sに設定した.ミルの中央から空気とともに排出される生成物の粒径は約10μmであり, スクリーンから排出される生成物の粒径の約1/3~1/10であった.
    この結果は, ただ一回の衝撃による粉砕の粉砕確率と分配関数に基づいた速度論的解析によって考察できた.前者のミル内でのみかけの衝撃粉砕頻度は約800~5300であり, 後者の場合の約10~40倍であった.
  • 山城 光雄, 久野 洋
    1988 年 14 巻 1 号 p. 46-53
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    排出管を付設したホッパからの粉体の重力による流出実験を行い, はじめに粒径の異なるガラスビーズおよびポリスチレンの単一粉体を用いて, 次の半理論式を得た.
    W=CρB1/2 (P2-P1) 1/2 (D-kd1/2) 2
    ここに, Wは粉体の流出速度, ρBはホッパ内の見かけ密度, P2P1はオリフィス直上と直下の管内圧力, Dは排出管の内径, dは粒径を表し, Cおよびkは定数である.次に, 2種類の粒径の異なるガラスビーズおよびポリスチレンの混合比を変えた混合粉体 (同種と異種) について上述の式の粒径の項の検討を行い, 幾何平均径を用いることによって単一粉体について導いた式が適用できることを確かめた.
  • 川崎 博幸, 川島 清隆, 田中 久弥
    1988 年 14 巻 1 号 p. 54-62
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    固体-流体間に反応を伴う場合の物質移動について, 空気と塩化第2銅・塩酸水溶液の気液上昇並流による金属銅の溶解反応を管径0.92cm, 2.8cmの垂直円管および直径と長さがともに0.5cmの円柱状粒子を充填した直径5.0cmの充填塔において検討した.
    銅の溶解速度はCu2+の液本体濃度に比例したことから, 液本体から拡散したCu2+と銅は等モルで反応しており, Cu2+の物質移動速度は銅の溶解速度で評価することができる. ここで, 種々のCu2+とCrの各液本体濃度CA, CCにおいて銅表面で生成するCu+と界面近傍に存在するCl-の反応に不可逆瞬間反応モデルを適用したところ, 銅の溶解速度はCC÷CAについて二つの領域を示す1本の関係で相関できた.CC/CA≧23での溶解速度はCCに関係なくCAに比例し, また, CC/CA<23では, CCに比例した.
    銅の溶解速度および液本体と銅表面におけるCu2+の濃度差で定義したCu2+の物質移動係数は, 垂直円管では, CC/CAによらずに反応がない場合の既往の無次元相関により整理することができたが, 充填塔では, CC/CA≧23の条件下で, 反応がない場合の相関で整理された.
  • 中岩 勝, 大輪 優, 秋谷 鷹二, 川崎 成武, 佐藤 眞士, Veerapot Lueprasitsakul, 高松 武一郎
    1988 年 14 巻 1 号 p. 63-70
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    本研究では段間熱交換蒸留塔の操作圧力に関する考察を行い, 濃縮部と回収部の間の操作圧力差を最小とする条件および, その決定法を示した. この操作圧力差の最小値により, 与えられた分離条件を段間熱交換蒸留塔で達成するために必要な圧縮機所要動力の最小値が計算できる. さらにここで提案した方法の有効性をベンゼン/トルエン二成分系の分離を例として示した.
  • 日高 重助, 米窪 信男, 下坂 厚子, 三輪 茂雄
    1988 年 14 巻 1 号 p. 71-78
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    2次元流動粒子群から発生する音の諸量と流動状態との関係を検討した.流動音を構成する2粒子衝突音に基づく粒子群流動音音圧波形の推算法を提出した..それによる周波数スペクトルは, 測定スペクトルとよく一致しており推算法が妥当であることがわかった.
    流動粒子群の流速と流動音の音圧および流動音の周波数と粒子径の間には, 簡単な関係があり, 流動音の測定により流量と粒度の同時計測が可能であることがわかった.さらに流動音の周波数スペクトルから, 流動粒子の平均衝突回数および粒子間平均距離に関する知見も得ることが可能である.
  • 架谷 昌信, 渡辺 藤雄, 丸茂 千郷
    1988 年 14 巻 1 号 p. 79-86
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    構造状炭素質多孔体の低温下における空気分離材への適用を目的として, 化学組成の異なる2種のPVF成形体を原料とし, 種々の製造条件のもとで構造状MSCの製造を行い, 充填塔による分離破過実験を行った.実験結果に基づいて, 本構造状MSCの空気分離特性と分離温度, 原料組成, 製造条件との相関, 繰り返し使用による劣化特性などを明らかにし, 本構造状MSCが低温下の空気分離材として適用しうることを認めた.また, N2, O2それぞれの吸着平衡および吸着速度の測定を行った結果, 本系の空気分離効果はN2, O2 の拡散速度の相異によるものであり, 分離操作の低温化がPSA操作の拡散速度の遅速効果に相当することを明らかにした.
  • 宍戸 郁郎, 村松 利光, 大谷 茂盛
    1988 年 14 巻 1 号 p. 87-94
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    水分移動に関して, osmotic suction pressureの勾配の他に応力勾配をも考慮し, 乾燥中の含水率および応力変化を有限要素法で計算した.
    乾燥実験から求められた局所含水率の時間変化は計算値と比較的よく一致した.更に, 応力分布の計算結果から乾燥速度の増加に伴い乾燥表面で大きな引張り応力が発生し, 内部は圧縮応力となるが, ある場合には材料内部で引張り応力となる事も示された.また, ガラス粒子を混合すると発生する応力値を木節粘土に比べて少さく抑える事ができ, 乾燥割れが生じにくくなる可能性が示された.
  • 安西 晟, 多田 豊
    1988 年 14 巻 1 号 p. 95-102
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    コナラ (Quercus serrata) の辺材を773~1073Kで熱分解し, 発生する揮発性物質を同温度で合成Na型ゼオライト (Si/Al=1~1.4, 細孔径=0.3~1nm) あるいは不活性な石英砂に接触させて, これを接触分解 (あるいは二次熱分解) させた.ゼオライトを用いることにより, 石英砂を用いた場合よりも木ガスの収率が増加し, 特に二酸化炭素, メタン, エタンおよびプロピレンの各発生量が773~873Kで大きく増加した.揮発性物質の接触分解に対する効果は, 用いたゼオライトの中では細孔径が0.9nmであるNaXゼオライト (F-9) において最も大きかった.873Kで同じゼオライトF-9を繰り返し用いると, ゼオライトの活性は低下し, 熱分解生成物は石英砂を用いた場合のものに次第に近づいていった.劣化したゼオライトは空気を用いた酸化再生により新鮮なものと同程度の活性を取りもどすが, 活性の低下速度は新鮮なものより大きかった.
  • 小幡 英二, 高橋 洋志, 秋吉 亮, 安藤 公二, 渡辺 治夫
    1988 年 14 巻 1 号 p. 103-106
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    When a fluidized bed is formed by a superficial velocity the overall height of the fluidized bed may be divided into sections of given height. A measurement of particle size distribution is developed by means of the superficial velocity and the pressure drops across fluidized beds of various heights.
    The particle mass in a section of fluidized bed and the voidage are directly calculated by the pressure drop across the bed height. The mean diameter of the particles in a fluidized bed is regarded as the equivalent volume diameter, xi, which can be calculated by the superficial velocity, uf, and the voidage function, F (εi), follows :
    uf=v∞1/F (ε1) =v∞2/F (ε2) =…=v∞i/F (εi) =…
    v∞i= (φsxi) 2p-ρ) g/18μ
    as where φs refers to the particle-shape factor. The shape factors of experimental material can be obtained by the minimum voidage for fluidization.
    The particle size distributions of crushed silica sand and crushed glass measured by this method were in good agreement with microscopic data and settling balance data.
  • 林 良茂, 平井 英二, 中野 康英, 浦入 正勝
    1988 年 14 巻 1 号 p. 107-111
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    Measurements of liquid holdup and pressure drop were made for the two-phase flow of air-water through a crossflow gas-liquid contactor packed with 12-mm ceramic Raschig rings, 12-mm ceramic Berl saddles or S·O-shape polyethylene Tellerettes. For the crossflow operation, no flooding was observed ; however, the liquid was deflected to the flow direction of gas with increasing gas flow rate and eventually a violent splashing of liquid occurred. To correlate pressure drop data for the two-phase flow with the Blake-type friction factor, imaginary packings consisting of dry packings and total liquid holdup in the irrigated packed bed were supposed and the surface of packings per unit volume of imaginary dry packings, αv, was evaluated on the basis of the measured values of total liquid holdup. When the values of ReG were calculated from the evaluated values for αv, pressure drop data in the crossflow packed column could be correlated by the Blake-type friction factor regardless of the difference in geometry of the three types of packings.
  • 太田口 和久, 片平 拓, 井上 一郎
    1988 年 14 巻 1 号 p. 111-114
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    Attempts were made with the lactic acid bacterium Streptococcus thermophilus on lactose medium to seek out the optimal cultivation condition to increase the cell mass concentration in batch cultures. The batch processing parameters involved were initial substrate concentration, inoculum size and cellular activities of inoculated cells. Change in cellular activities was adjusted with fed-batch preculture technique by regulating the feed rate per unit culture volume and the substrate concentration in the medium. Consequently, the highest cell mass concentration of 1.4 kg/m3 was attained with an inoculum from the preculture vessel of the dilution rate at 0.35h-1 and substrate concentration in the medium at 77 kg/m 3.
  • 清水 正隆, 登 賢太郎, 武岡 壮
    1988 年 14 巻 1 号 p. 114-117
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    An attempt was made to produce an inner fin-type tubular reactor for methanol decomposition. Raney nickel alloy catalyst was attached to the surface of the inner wall and fin. The reaction and heat transfer performance of this type of reactor were compared with those of the packed-bed reactor. The reaction performance of the reactors was found to be controlled. by the heat transfer rate. The overall heat transfer coefficient for the inner fin-type reactor was about 20 times larger than that for the packed-bed reactor. It was suggested that the former reactor is effective for on-board reforming, which requires excellent dynamic characteristics and compact reactor size.
  • 石田 守, 堀尾 正靱
    1988 年 14 巻 1 号 p. 117-120
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    To establish a relationship between the bubble flow distribution and the radial distribution of large floating bodies in a fluidized bed, the behavior of float tracer (polypropylene tablet, 8 mm φ × 4 mm thick) in fluidized beds (0.3 m in diameter, and 0.12 and 0.24 m in height) were observed. by a video camera from the top of the bed. The validity of the video method was confirmed by direct measurement of the tracer concentration based on solid sampling. A clear proportionality was found between the excess gas velocity distribution and the absence index of float tracers.
  • 山田 幾穂, 平岡 節郎, 新垣 勉, 加藤 禎人
    1988 年 14 巻 1 号 p. 120-122
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    A numerical method is proposed for solving the steady one-dimensional diffusion problem described by Pe-1 yy′-f (y) =0 under the boundary conditions given by Danckwerts, y′=Pe (y-yF) at x=0 and y′= 0 at x=1. In this method the central finite difference equation is used for calculating yj and yj (0≤ jN-1), where j=0 and j=N denote x=0 and x=1, respectively. However, the feature of this method is to use the following finite difference equation, which gives the relationship between y N-1 and yN.
    yN-1-yN-Peh2/2Peh+4 {f (y N-1) +f (yN)} =0
    This equation is derived by using yN-1 = (ΔyN-1 + ∇yN) /2 and yN-1 = (ΔyN-1 + yN) /2 with the boundary condition yN=0 where the symbols Δ and show the forward and backward difference operators. The proposed method provides a stable solution at large Pe number as illustrated in numerical examples.
  • 村瀬 敏朗, 中倉 英雄, 森 英利, 小倉 忠, 白戸 紋平
    1988 年 14 巻 1 号 p. 123-126
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    A method is presented for calculating the drained liquid volume in gravitational drainage by applying an empirical correction, which takes into account the effects of liquid viscosity on film flow, to the author's prior equations for the dewatering of granular beds. It was shown that the dehydration rate of highly viscous Newtonian liquid is strongly affected by the existence of filmwise liquid flow when the modified capillary number is larger than 2.5.
    The predicted results agreed well with the experimental results for packed beds of glass beads and calcium carbonate particles of diameter 1641875 μm, under conditions where the liquid viscosity ranges from 0.001 to 0.76 Pa · s.
  • 坂東 芳行, 倉石 迪夫, 西村 誠, 堀井 和美, 岩尾 耕治, 門脇 克己
    1988 年 14 巻 1 号 p. 126-130
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    Gas entrainment by liquid flowing downward into a downcomer was considered to be applicable as a method of gas transport. By using downcomer s of different diameter and length, the gas entrainment was experimentally examined.
    The flow pattern in the downcomer changed with increasing liquid flow rate : annular flow, slug flow, and mixed flow. The ratio of gas/liquid flow rates showed the maximum during liquid flow rate in the slug flow regime. Under the present experimental conditions, the maximum ratio of gas/ liquid flow rates increased with decreasing downcomer diameter.
  • 今枝 正夫, 馬 錫〓, 橋本 強二
    1988 年 14 巻 1 号 p. 130-133
    発行日: 1988/01/10
    公開日: 2009/10/21
    ジャーナル フリー
    When a large chage is introduced in a reference value, saturation in a manipulated variable results. This would often happen for the control system which has rapid response. That gives undesirable effects and the response becomes rather oscillatory. In this case a softening filter works effectively. A first-order softening filter for the digital PID control system is discussed in this paper. A simple desing method for the filter is considered. The proposed method may be considered as a practical and effective one to improve control performance.
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