/ト

Shaker

Capacitance type

level gauge

Digital Multimeter

一 一

三ミミ

Computer

Fig.3.15 Experirnental apparatus for rneasuring a highest liqui d free surface

{l}凸\』

0.5

14 Fr1.25( d!D)O.37 [-]

。

(a)Nc � N �

100

10-1

10-2

{l]凸\-Z

10-2 10-1 100 176 Fr1.74( d/D)l.O [一]

内d 3 0

-4E'

nu d，t

(b)

Fig.3.16

Correlation of elevated height of liquid surface on vessel wall

ハU』生

3.4 循環時間分布の測定

3.2節では、 槽内の流動特性について、 定性的にフローパターンを可視化し、 槽の回転 数を低回転から高回転へと上げていくと槽内のフローパターンが進行波型から旋回流型に 変化することを示した。 そして、 槽内流体の混合が完了するためには旋回流型のフローパ

ターンで操作するととが不可欠で、 その遷移回転数を混合限界回転数と名付けた。

また、3.3節では自由表面の挙動について定量化した記述を与えた。 装置運転時は槽内流 体は激しく波をうち、 静止時と比較すると槽壁部の液面が著しく上昇する。 その槽壁部液 面上昇幅を操作条件から推測する相関式を提出した。

井上・佐藤43)や弓削・大島114)が翼撹梓に対して用いた循環時間の測定により、 次の二 つの情報が得られる。 一つは、 その分布の特有な形状から得られる流体の循環経路に関す る知見であり、 もう一つは、佐藤・谷山95)が翼撹枠で得たと同様の平均循環時聞から得ら れる循環流量に関する知見である。 さらに、 循環流量がわかれば、 翼を用いた撹件、特性と の比較から、 撹祥所要動力および混合時間と流動特性との関係も明らかになる31， 94， 115)。

そとで、 揺動撹件、槽内の流動特性を定量化するととを目的として本節では循環時間分布の 概念を揺動撹持槽に適用すべく、 循環時間を測定した。

3.4.1

実験装置と実験方法

槽の揺動には、 市販の振とう器(TAITEC社製のNR-80)を用いた。 槽はアクリル樹脂 製の平底同筒槽で内径Dが0.120 から0.206mまでの4種類のものを用いた。 撹持液は水 道水および種々の濃度に調製したグリセリン水溶液を用い、 静止時の液深Hは槽径と等し くした。 ととで、 槽はその中心が水平面に直径dの同を描くように揺動する。 とれ らの実 験条件をTable 3.1にまとめて示す。

循環時聞はFig.3.17に示すような装置で測定した。 図に示したように円筒槽側面から 幅5mmのスリット光を当て検査面を作り、 粒子1個を槽内に投入して、検査面を出てか ら再び検査面に戻ってくるまでの時間を測定した。 ととで投入した粒子は、 比重が1以下 の形が不規則なぺレ ット状の樹脂に自由樹脂((株)ダイセルクラフト製)を被覆して粒 径3mmのほぼ球状になるように大きさおよび形を整え、 さらに槽内流体と同じ比重にな るよう調整した。 循環時間の測定にはパソコンのタイマーを使用した。 BASICプログラム によって測定時間間隔がO.lsになるように調整し、 データの集計、 保存を簡略に行えるよ うにした。 また、 循環時聞は1水準につき2000団連続して測定し、 平均循環時間および循 環時間分布のデータを得た。 なお、検査面の領域を槽底から槽径の1/4，1/2，1の幅と種々変 化させて循環時間を測定したが、 その結果に有意差はなく、 また、検査面を水平断面とし た場合も循環時間を測定したが、 槽内の流れが旋回流主体のため特徴ある分布が得られ な かったので、 検査面には図中の斜線に示すような全垂直断面を用いた。

3.4.2

循環時間分布の傾向

Fig.3.18に種々の条件における循環時間分布の変化を示す。 図の上段の(a)は回転数が 循環時間分布に及ぼす例を示したものである。 回転数が増加すると循環時間分布のピーク

-4 1

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