気液上昇並流充填塔における粒子-流体間の物質移動
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概要
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充填層内の気液上昇並流における粒子-流体間の平均物質移動係数<I>k<SUB>s</SUB></I>を空気-水系において減量法により求めた.流れは流動パラメータ<I>F<SUB>p</SUB></I>=<I>u<SUB>b</SUB></I><SUB>0</SUB><I><SUB>p</SUB></I>/ {(<I>u<SUB>g</SUB></I><SUB>0</SUB>+<I>u<SUB>g</SUB></I><SUB>0</SUB>) /ε} について気泡の強制上昇域から自由上昇域にまたがる気泡流にあった.ただし, <I>u<SUB>b</SUB></I><SUB>0p</SUB>は気泡の自由上昇速度, <I>u<SUB>g</SUB></I><SUB>0</SUB>と<I>u<SUB>l</SUB></I><SUB>0</SUB>はそれぞれ気, 液各相のみかけ速度, εは空隙率である.<BR>強制上昇域では (<I>u<SUB>g</SUB></I><SUB>0</SUB>+<I>u<SUB>l</SUB></I><SUB>0</SUB>) /εを, 自由上昇域では気泡の上昇に伴う排除液体の運動エネルギーを主流と同じ密度ρ<I><SUB>m</SUB></I>を持つ流体の流れに換算した速度 {(ρ<I><SUB>l</SUB></I>-ρ<I><SUB>m</SUB></I>) /ρ<I><SUB>m</SUB></I>} <SUP>1/2</SUP> <I>u<SUB>b</SUB></I><SUB>0</SUB><I><SUB>p</SUB></I>をそれぞれ代表速度に, また, 代表的気泡寸法<I>l</I>を代表寸法に用いて各上昇域における<I>k<SUB>s</SUB></I>を整理した結果, それぞれ次のような無次元相関式を得た.ただし, <I>Sh<SUB>p</SUB></I>=<I>k<SUB>s</SUB>l</I>/<I>D<SUB>l</SUB></I>, <I>Re<SUB>p</SUB></I>=ρ<I><SUB>m</SUB></I> (<I>u<SUB>g</SUB></I><SUB>0</SUB>+<I>u<SUB>l</SUB></I><SUB>0</SUB>) <I>l</I>/εμ<I><SUB>l</SUB></I>/, <I>Sc</I>=μ<I><SUB>l</SUB></I>/ρ<I><SUB>m</SUB></I><I>D<SUB>l</SUB></I>, <I>Re<SUB>bp</SUB></I>=ρ<I><SUB>m</SUB></I> {(ρ<I><SUB>l</SUB></I>-ρ<I><SUB>m</SUB></I>) /ρ<I><SUB>m</SUB></I>} <SUP>1/2</SUP><I>u<SUB>b</SUB></I><SUB>0</SUB><I><SUB>p</SUB></I><I><SUB>l</SUB></I>/μ<I><SUB>l</SUB></I>, ρ<I><SUB>m</SUB></I>=ρ<I><SUB>l</SUB></I> (1-φ) +ρ<I><SUB>g</SUB></I>φであり, <I>D<SUB>l</SUB></I>は拡散係数, μ<I><SUB>l</SUB></I>は液粘度, ρ<I><SUB>g</SUB></I>とρ<I><SUB>l</SUB></I>は気, 液各相の密度, φはガスホールドアップである.<BR>強制上昇域 : <I>Sh<SUB>p</SUB></I>=0.48<I>Re<SUB>p</SUB></I><SUP>3/5</SUP><I>Sc</I><SUP>1/3</SUP><BR>自由上昇域 : <I>Sh<SUB>p</SUB></I>=0.59<I>Re<SUB>bp</SUB></I><SUP>3/5</SUP><I>Sc</I><SUP>1/3</SUP><BR>両上昇域の中間における混成流れ領域に対して各上昇域におけるレイノルズ数の加成性を仮定することにより, 両上昇域における<I>k<SUB>s</SUB></I>を統一的に相関する次式を得た.<BR><I>Sh<SUB>p</SUB></I>=0.48 (1+2<I>K<SUB>p</SUB></I>) <SUP>3/10</SUP><I>Re<SUB>p</SUB></I><SUP>3/5</SUP><I>Sc</I><SUP>1/13</SUP><BR>ただし, <I>K<SUB>p</SUB></I>= [{(ρ<I><SUB>l</SUB></I>-ρ<I><SUB>m</SUB></I>) /ρ<I><SUB>m</SUB></I>} <SUP> 1/2</SUP>・<I>F<SUB>p</SUB></I>] <SUP>2</SUP>である.
- 社団法人 化学工学会の論文
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