気-液接触反応装置の最適操作条件と設計基準

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中程度の槽高さの気泡塔における水に対する二酸化炭素の物理吸収プロセスを検討した。各種評価指標を得るために、本特別研究員が博士課程在学中に得たデータを解析した。その結果、物質移動係数は1槽内において一様ではないことが示された。すなわち、ガス流速が小さいbubbly flow regimeのときには物質移動は槽の下半分で増加し、遷移領域を経てchurn turbulent flow状態では上半分の物質移動が良好になることが、情報エントロピーに基づく混合度よりわかった。また、槽の上半分の混合度と下半分の混合度が等しくなるとき、槽内の流動状態がbubbly flow regimeからchurn-turbulent flow regimeに遷移するということが示された。さらに、槽内を中心部と周辺部に分けて同様の検討を行い新たな知見を得た。さらに、深い気泡塔ではKhang and Kothari(1980)のグラフメソッドが物質移動係数および操作時間の決定に有用であることを明らかにした。また、グラフメソッドは槽内における液の局所軸方向混合拡散係数を求めるのにも有用であることが明らかとなった。軸方向混合拡散係数の場合には、bubbly flow regimeでは槽内で一様であるのに対し、churn-turbulent flow regimeでは著しく不均一となった。また、局所軸方向混合拡散係数分布に基づく混合度が、槽内の上半分と下半分で等しくなるときに、流動状態がbubbly flow regimeからchurn-turbulent flowに遷移することを確認した。