気泡塔内気泡流流動様式の形成と遷移の解明

気泡塔型反応装置(気泡塔)は，塔型容器底部の気相分散器から気相を連続的に液相中に流入し，気泡群として液中に分散させることで気液間の化学反応を行わせる装置である．気泡塔は構造がシンプル，気液間の物質移動が良い，低ランニングコスト等の長所があり，様々な化学プロセス（天然ガス液化技術，排水処理技術）で利用されている．気泡塔型反応装置内の流れは気液二相多分散気泡流であり極めて複雑な流れとなる．気泡塔設計の基本的な幾何学形状パラメータである塔高さ・塔幅・気相分散器形状が塔内流動及びガスホールドアップに及ぼす影響に関する知見が不足しており，気泡塔のスケールアップ・スケールダウン設計が困難な状況にある．そこで本研究では，幾何学形状が気泡塔内流動に及ぼす影響を明らかにすることを目的として，①高精度且つ系統的ガスホールドアップ・流動特性実験データベースを構築，②流動の無次元数を用いたモデル化，③広範囲の操業条件に適用可能なガスホールドアップ相関式の構築，を実施する．幾何学形状パラメータには塔高さ，塔幅，気相分散器が挙げられる．2022年度までに塔高さ及び塔幅に関する実験は概ね完了し，塔高さの増加および塔幅の減少はガスホールドアップを減少させることがわかった．2023年度では気相分散器形状の影響を調べる．

気泡塔型反応装置(気泡塔)は，塔型容器底部の気相分散器から気相を連続的に液相中に流入し，気泡群として液中に分散させることで気液間の化学反応を行わせる装置である．気泡塔は構造がシンプル，気液間の物質移動が良い，低ランニングコスト等の長所があり，様々な化学プロセス（天然ガス液化技術，排水処理技術）で利用されている．気泡塔型反応装置内の流れは気液二相多分散気泡流であり極めて複雑な流れとなる．気泡塔設計の基本的な幾何学形状パラメータである塔高さ・塔幅・気相分散器形状が塔内流動及びガスホールドアップに及ぼす影響に関する知見が不足しており，気泡塔のスケールアップ・スケールダウン設計が困難な状況にある．そこで本研究では，幾何学形状が気泡塔内流動に及ぼす影響を明らかにすることを目的として，①高精度且つ系統的ガスホールドアップ・流動特性実験データベースを構築，②流動の無次元数を用いたモデル化，③広範囲の操業条件に適用可能なガスホールドアップ相関式の構築，を実施する．幾何学形状パラメータには塔高さ，塔幅，気相分散器が挙げられる．2022年度までに塔高さ及び塔幅に関する実験は概ね完了し，塔高さの増加および塔幅の減少はガスホールドアップを減少させることがわかった．2023年度では気相分散器形状の影響を調べる．