撹拌の装置設計とスケールアップ、トラブル対策

第1部 撹拌のメカニズムと装置内の流体現象

(2020年5月12日 10:00〜14:45) (途中、お昼休憩含む)

　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
• 質疑応答

第2部 撹拌機の条件設定とスケールアップ

(2020年5月12日 15:00〜17:00)

　各種製造プロセスや処理プロセスにおいて、撹拌工程は何処かに組み込まれており、生産対象物の生産量や品質、あるいは処理能力に大きく作用します。本講習においては、撹拌装置を選定あるいは設計する際の基本的な考え方を説明します。

1. 流動解析手法
   1. 簡易的な手法
   2. その他の手法
   3. CFDシミュレーション
2. 撹拌機の選定および基本設計
   1. 撹拌装置の構成
   2. 撹拌翼の選定
   3. モーター選定
   4. 撹拌軸およびその他設備
3. スケールアップ手法
   1. スケールアップファクターの検討
   2. 高粘度流体における検討
   3. CFDの利用
4. 撹拌操作における注意事項
   1. 撹拌不良
   2. 起動トルク
   3. 振動・異音
5. 最新の開発事例
• 質疑応答