撹拌装置内の現象とスケールアップの考え方

撹拌装置は、通常金属で製作されているため、その中の現象を観ることができない。撹拌装置内で起きる現象の多くは流体現象であることから、その可視化技術が非常に重要となる。 　本講座では、透明撹拌槽を用いた各種の実験動画を紹介して、撹拌槽内の現象を目で見て実感するとともに、その現象を数値で整理する方法について概説する。製造現場の技術者はもとより撹拌装置のCFD解析を実施する際にも念頭におきたい基本事項について講義する。

1. 均相系撹拌の基礎と諸量
   1. 均相系撹拌の目的と装置の基本構成
   2. 撹拌槽内のフローパターンと撹拌羽根の分類
   3. 撹拌操作に関する諸量と無次元数
      1. 撹拌翼回転数 N と羽根先端速度 vtip
      2. 撹拌レイノルズ数 ReM
      3. 撹拌所要動力 P、動力数 Np と 単位体積あたりの所要動力 Pv
      4. 永田らの式
      5. 亀井・平岡の式
      6. 混合達成時間 tm と無次元混合 (達成) 時間 N tm
      7. 吐出流量 qd と 吐出流量数 Nqd
   4. 撹拌羽根周りの流速分布 (乱流、層流、遷移域流)
2. 固液系撹拌の基礎
   1. 固液撹拌操作の基礎
      1. 粒子径分布と代表粒径
      2. 固体粒子の沈降速度の推算
      3. 固液撹拌で汎用される撹拌翼とフロ – パターン
   2. 槽底からの固体粒子の浮遊・分散
      1. 粒子分散状態の分類 (完全浮遊化状態)
      2. Zwiteringの完全浮遊化回転数の相関式と所要動力
      3. 槽底からの粒子浮遊のラグランジアン解析事例
   3. 槽全体での固体粒子の分散と濃度分布
3. 気液系撹拌の基礎
   1. ガス吸収の基礎
      1. ヘンリーの法則
      2. 二重境膜説と液側物質移動係数
   2. 気液撹拌操作の基礎
      1. 通気撹拌動力と通気動力
      2. 通気数と通気動力線図
4. 撹拌装置のスケールアップの考え方
   1. 熱伝達係数
   2. 乱流均相系撹拌の場合
   3. 乱流固液系撹拌の場合と注意を要するケース
   4. 層流ニュートン流体の場合
5. 質疑応答