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本研究は、2液相を形成するエタノール-ベンゼン-水系共沸混合物を用いて全還流蒸留実験を行い、不均一系共沸蒸留における熱および物質移動速度におよぼす操作因子の影響について検討したものである。初年度は、蒸留塔内に入る蒸気濃度を広い範囲にわたって変えることができること、還流液の流動状態が観察できることおよび濡れ面積が明確であることの条件を満足させられるような2つのスチルを有するガラス製濡壁塔を試作した。これを用いて水相量の少ない2液相領域で実験を行い、各成分の無次元拡散流束が蒸気分縮の影響を考慮することにより円管内層流物質移動の理論値と一致することを明らかにした。しかし、水相量の多い2液相領域のデータについては、無次元拡散流束が理論値よりも大きくなることがわかった。また、不均一系共沸蒸留塔の分離性能を推算するためのシミュレーション法を開発した。
2年目に装置の改良を行い、再度水相量の多い2液相領域を中心に実験を行い、無次元拡散流束は理論値よりも大きくなるが、還流液および濃度分布の実測値がシミュレーション結果と良好に一致するこを示した。シミュレーションをもとに、ベンゼンと水の濃度推進力はそれぞれ塔頂と塔底で大きく異なっておりしかも塔内濃度推進力分布に偏りがあることを示した。すなわち、濡れ壁塔の軸方向にそって濃度推進力が変化しているため、対数平均濃度推進力のような濃度推進力の代表値を用いて物質移動速度を整理すると、見かけ上物質移動速度に長さの影響が現れることを示した。この点については、今後実験で確認する必要がある。
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