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かくはんずは

📚 (3-13) 撹拌をやさしく捉えおみよう【撹拌装眮で䜿甚する䞻な撹拌矜根】

  • #乳化撹拌装眮
  • #乳化
  • #゚マルション
  • #スケヌルアップ
アむキャッチ 【撹拌をやさしく捉えおみよう】

撹拌装眮で䜿甚する撹拌機

乳化撹拌装眮は乳化を利甚した゚マルション補品を補造するこずを䞻目的ずしおいたす。

📝[memo] 高速撹拌機は乳化目的だけに限られるこずはないので、乳化以倖の甚途でも䜿甚するこずができたす。

䟋えば、゚マルション補品ず䞀口に蚀っおも、皮々の補品が存圚したす。

そしお、皮々の補品によっお、必芁な撹拌䜜甚吐出䜜甚ず埮现化䜜甚の割合が異なっおきたす。

乳化撹拌装眮を䜿甚する堎合、埮现化䜜甚を有する高速撹拌機ず吐出䜜甚を有する䜎速撹拌機が備え付けられおいたす。

このずき、乳化撹拌装眮における最適な撹拌矜根を遞定するこずが重芁になりたす。

乳化撹拌装眮で䜿甚する撹拌機
🚩 乳化撹拌装眮で䜿甚する撹拌機

ここでは、乳化に限らず、撹拌装眮で䜿甚する撹拌機に぀いお芋おいくこずにしたしょう。

乳化撹拌装眮で䜿甚する“高速撹拌機”

乳化撹拌装眮で䜿甚する“高速撹拌機”
🚩 乳化撹拌装眮で䜿甚する“高速撹拌機”

たずは、高速撹拌機を䜿甚する甚途ずしお「乳化」ず「分散」に分けたいず思いたす。

  • 「乳化」は、液䜓䞭に液䜓が存圚する状態を䜜り出すむメヌゞです。
  • 「分散」は、液䜓䞭に固䜓が存圚する状態を䜜り出すむメヌゞです。
乳化
䜎粘床ホモミキサヌ
🚩 䜎粘床ホモミキサヌ
高粘床ホモミキサヌ
🚩 高粘床ホモミキサヌ

䞀般的に高粘床ホモミキサヌを䜿甚したす。

昔は補品の粘床によっお䜿い分けおいたしたが、珟圚では高粘床ホモミキサヌに統䞀され぀぀ありたす。

高粘床ホモミキサヌは䜎粘床ホモミキサヌの䜿甚領域をカバヌできるこずが明らかになっおきたため、䜎粘床ホモミキサヌをわざわざ䜿甚する機䌚が枛っおきたした。

📝[memo] 叀くから䜎粘床ホモミキサヌを䜿甚しお゚マルション補品を補造されおいるメヌカヌでは、これたで実瞟のある撹拌機を倉曎したくないずの理由から、珟圚でも䜎粘床ホモミキサヌを䜿甚しおいたす。

分散
りルトラミキサヌ
🚩 りルトラミキサヌ
ディスパヌミキサヌ
🚩 ディスパヌミキサヌ

䞀般的にディスパヌミキサヌを䜿甚したす。

ただし、高粘床補品になるずディスパヌミキサヌでは効果的な流動が埗られたせん。

空回りのような状態が芋られるようになりたす。

そのような堎合は、みづほ工業独自の撹拌機である「りルトラミキサヌ」を䜿甚するこずがありたす。

りルトラミキサヌは、高硬床固䜓を粉砕しお埮现化するのにも適しおいたす。

「 高速撹拌機による流動状態」のペヌゞでも、これら”高速撹拌機”の説明をしおいたす。

乳化撹拌装眮で䜿甚する“䜎速撹拌機”

乳化撹拌装眮で䜿甚する“䜎速撹拌機”
🚩 乳化撹拌装眮で䜿甚する“䜎速撹拌機”

続いお、䜎速撹拌機を芋おいきたす。

ここでは、次の3぀の䜿甚方法に分けたいず思いたす。

プロペラミキサヌ
🚩 プロペラミキサヌ
䞻に単独で䜿甚

プロペラミキサヌが該圓したす。

䞊䞋に察流を匕き起こすこずができる撹拌矜根は倚くないため、プロペラミキサヌは優秀な撹拌矜根ず蚀えたす。

ただし、 高粘床補品になるず効果的な流動性が埗られたせん。

「撹拌をやさしく捉えおみよう【䜎速撹拌機ず高速撹拌機】」のペヌゞで、その他特城に぀いお説明しおいたす。

䞻に他の撹拌矜根ず䜵甚しお䜿甚
パドルミキサヌ
🚩 パドルミキサヌ
掻取ミキサヌ
🚩 掻取ミキサヌ

掻取ミキサヌが該圓したす。

高速撹拌機ホモミキサヌず䜵甚するこずが倚いです。

撹拌矜根がタンクの壁面たで近づいおいるので、タンク壁面で熱亀換をするような堎合、効果的な補品の加熱・冷华に期埅ができたす。

たた、パドルミキサヌも該圓したす。

高速撹拌機ホモミキサヌや掻取ミキサヌず䜵甚するこずが倚いです。

これは撹拌機が远加されたこずを意味するので、効果的な補品の流動に期埅ができたす。

📝[memo]  䜎速撹拌機の数を増やしお吐出䜜甚を倧きくしたす。

真空緎合装眮で䜿甚
枠型ブレヌド
🚩 枠型ブレヌド
フック型ブレヌド
🚩 フック型ブレヌド

各皮プラネタリヌミキサヌが該圓したす。

高粘床補品を察象ずするので、䜎速撹拌機でありながら効果的な補品の流動ず分散も期埅ができたす。

逆に、䜎粘床補品では効果がありたせん。

流動がほずんど芋られたせん。

「撹拌をやさしく捉えおみよう【真空緎合装眮】」のペヌゞで、その他特城に぀いお説明しおいたす。

汎甚的な各皮撹拌矜根の動力特性

昔、様々な撹拌矜根を甚いお、撹拌レむノルズ数ず動力数の関係が調べられたした。

䞋図はその結果になりたす。

ここでは、赀線で瀺したずある撹拌矜根に泚目したす。

📝[memo]  どの撹拌矜根でも同じような傟向ずなるので問題ありたせん。

そしお、局流域ず乱流域における特城に぀いお、撹拌レむノルズ数・動力数の匏を倉圢しお考えおみたしょう。

📝[memo] ”察数”グラフによる衚瀺になっおいる点に泚意が必芁です。

📝[memo] 内容が難しいず思われた方は、遠慮なく飛ばしお次に行きたしょう

🚩 [匕甚瀟団法人化孊工孊協䌚線『化孊工孊䟿芧』䞞善1988]
撹拌レむノルズ数・動力数の匏
🚩 撹拌レむノルズ数・動力数の匏

局流や乱流に぀いおは、「撹拌をやさしく捉えおみよう【撹拌による槜内の流動】」のペヌゞで説明しおいたす。

動力数・正味の所芁動力ずは 

初めお出おきた蚀葉になるので、簡単に玹介しおおきたいず思いたす。

マスクを付けおゞョギングする人

倧前提ずしお、”運動゚ネルギヌ”ずいう抂念がありたす。

これは、ニュヌトン力孊においお「物䜓の質量ず速さの2乗に比䟋する」のですが、ここではそういうものずしおそのたた受け入れるこずにしたしょう。

📝[memo] ”運動゚ネルギヌ”は、「K = (1/2)mv2」ずいう匏で衚されるこずが知られおいたすね。

そしお、「1秒間あたりの運動゚ネルギヌ」が「正味の所芁動力」に盞圓したす。

「補品に察しお付䞎できる1秒間あたりの撹拌゚ネルギヌ」ず捉えおも良いかもしれたせん。

小型゚ンゞン発電機

動力数の匏を「Pnet = NpρN3D5」ず倉圢しおおきたす。

「正味の所芁動力Pnet」は倉数である「回転数N」の3乗ず「撹拌矜根の代衚盎埄D」の5乗に比䟋したす。

このずきの比䟋定数が「動力数Np」に該圓したす。

📝[memo] 「回転数N」 や「撹拌矜根の代衚盎埄D」が倧きくなるず、「正味の所芁動力Pnet」は指数的に倧きくなるこずが分かりたす。

📝[memo] 「密床ρ」は補品の物性倀であるため、ここでは定数ずしお考えたす。

具䜓的な考え方は、「スケヌルアップ理論を考えおみよう ヌ 乳化線【“N3D2”ずは】」で改めお玹介したす。

📝[memo] ここでは匏倉圢をするだけの目的で䜿甚したす。 匏の意味に぀いおは深く考えなくおも倧䞈倫です。

📝[memo] 内容が難しいず思われた方は、遠慮なく飛ばしお次に行きたしょう

乱流域

萜ち着きのない子䟛

緑色の四角で囲たれた範囲が該圓したす。

理由は明らかではありたせんが実隓事実ずしお、乱流域における曲線の傟き接線はおおよそ0ずみなせるこずが分かりたした。

すなわち、動力数Npが䞀定であるこずを意味したす。

そこで、この動力数NpがK1であるず仮定したす。

📝[memo] logNp = logK1 ⇔ Np = K1

動力数の匏を甚いお「正味の所芁動力Pnet」を求めるず、䞋図にようになりたす。

このずき、「回転数N」ず「撹拌矜根の代衚盎埄D」は撹拌機の条件仕様です。

補品の物性ずしおは、その「密床ρ」が「正味の所芁動力Pnet」に圱響を䞎えるこずが分かりたす。

乱流域
🚩 乱流域

局流域

立぀人

黄色の四角で囲たれた範囲が該圓したす。

理由は明らかではありたせんが実隓事実ずしお、局流域における曲線の傟き接線はおおよそ「-1」ずみなせるこずが分かりたした。

すなわち、「動力数Np」ず「撹拌レむノルズ数Re」の積が䞀定であるこずを意味したす。

そこで、「動力数Np」ず「撹拌レむノルズ数Re」の積がK2であるず仮定したす。

📝[memo] logNp = –logRe + logK2 = log(1/Re) + logK2 = log(K2/Re) ⇔ Np = K2/Re ⇔ NpRe = K2

撹拌レむノルズ数ず動力数の匏を甚いお「正味の所芁動力Pnet」を求めるず、䞋図にようになりたす。

このずき、「回転数N」ず「撹拌矜根の代衚盎埄D」は撹拌機の条件仕様です。

補品の物性ずしおは、その「粘床η」が「正味の所芁動力Pnet」に圱響を䞎えるこずが分かりたす。

局流域
🚩 局流域

ここで、補品の物性のみに着目したいず思いたす。

必芁ずする「正味の所芁動力Pnet」は、補品の「密床ρ」ず「粘床η」に䟝存するこずが分かりたした。

すなわち、「補品に察しお付䞎できる1秒間あたりの撹拌゚ネルギヌ」は補品の「密床ρ」ず「粘床η」によっお決たっおくるず蚀えたす。

そしお、撹拌機の皮類によっお 、「補品に察しお付䞎できる1秒間あたりの撹拌゚ネルギヌ」 が「吐出䜜甚」ず「埮现化䜜甚」に振り分けられたす。

撹拌矜根ず補品ずの関係を調べるうえで、これらの知芋を利甚できるかもしれたせん。

すなわち、撹拌機を䜿甚するにあたっお、「密床ρ」ず「粘床η」によっお補品を分類しお考えるず良いかもしれたせん。

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