種々の幾何形状の揺動撹梓槽内の流動状態の可視化結果

三角フラスコ

用いた三角フラスコ(2000 cm3用) は、最大直径17.0 cm( 底面と側面のなす傾斜角度は

72.5 0 ) である。 三角フラスコのフローパターンをFig.3.5に示す。 上段は液高さを三角フ

ラスコの最大直径の3/4の高さまで、下段は最大直径の1/2 まで液を入れた状態である。

下段では回転数を上げていくと、円筒槽と同様に、槽内の流動状態は進行波型から旋回流 型に遷移していくが、上段では旋回流型に遷移するものの、下段より高回転数が必要であ るととがわかる。 とのととは、三角フラスコの幾何形状のために液位が上がれば自由表面 が減少し液面が動揺しにくくなれ それに伴い流体が旋回しにくくなっていくためである と考えられる。 液位が高い場合(H > 0.8D)、槽の回転数が小さい場合は進行波型にもなっ ておらず、 ほとんど流体粒子が運動していない状態が観察された。

球形フラスコ

球形フラスコのフローパターンをFig.3.6に示す。 用いた球形槽は球径13.0， 16.0， 20.0 cmのものである。 上段は液高さを球形フラスコの口まで(H ⁼ 0.8D)、下段は球形フラス コの最大直径の半分(H ⁼ 0.5D) まで液を入れた状態である。 流動状態の遷移状況は三角 フラスコと同様に、 回転数の上昇とともに槽内の流動状態は進行波型から旋回流型に遷移 していくが、液位が上がれば自由表面が減少し流体が旋回しにくくなっていく状態が観察 された。

角槽および'パッフルっき同筒槽

翼撹祥では旋回流による固体的回転部分を解消し、 流れを混合に有効な上下循環流にす るために、普通 パッフルが用いられる。 また、同筒槽でなく角型の槽を用いるととによれ パッフル効果を持たすととができる。 揺動撹祥にとれらの槽を用いたらどうなるかを検討 した。

角槽とパッフルっき同筒槽のフローパターンをFigs.3.7-3.9に示す。 Fig.3.7 は角槽、

Fig.3.8はパッフルっき円筒槽、Fig.3.9は通常のパッフルなし同筒槽の流動状態である。 液 高さは、角槽は正方形底面の1辺(10.5 cm ) と同じ高さ、パッフルっき同筒槽は槽径と同じ 高さに設定しである。 角槽及びパッフル付き同筒槽は回転数を上げていくと、流体はパッフ ルなし同筒槽とはまったく異なる挙動を示し、旋回流が観察されない。 とのととは、槽内 流体の旋回流が、角槽ではコーナーで、パッフル付き同筒槽ではパッフル部分で干渉され、

発達できないととによると考えられる。 Fig.3.10の自由表面の撮影結果およびFig.3.11 の動力測定結果(測定方法および考え方は第4章で詳述)から、 パッフルなし同筒槽と比 較して、角槽及びパッフノレっき円筒槽では、液商の変化は非常に激しくなっており、所要 動力も大きな値となっている。 とのととは、 角槽及びパップノレっき同筒糟では揺動による 動力が主に自由表面の上下動あるいは液の飛散に消費され、流体の旋回には利用されてい ないととを意味する。 したがって、ととに示した断面が非同形で旋回流を打ち消すような 槽の幾何形状は揺動撹持には不適当であると考えられる。

ケーっ臼

(EU4VH可nSUN-トHHQ)一ω∞∞ω〉{5586口一ω522(同委)戸山内・ω広

-ーのめ∞.←

om.OH(}\ヱ -ーの

Oω.戸

-lω九一一←

-lωの∞.←

-lωOω.

--!の九一一ω九..

-OHC\工

H/D=O.80 1.17s-1 1. 50s-1 1. 83s-1

-N∞l

H/D二0.50 1.17s-1 1. 50s-1 1. 83s-1

Fig.3.6 Flow pattぽns in a spherical vessel (D=20.0crn， d=2crn)

1. 42s-1

1. 75s-1

2. 088-1

Fig.3.7 Flow patterns in a rectangular vessel

(D=lO.5cm， d=4cm)

nu qu

1. 17

S-l

1. 50s-1

1. 83s-1

Fig.3.8 Flow patterns in a cylindrical vessel with ba但es (D=17.3cm， d=3cm)

qu

1. 17s-1

1. 50s-1

1. 835-1

Fig.3.9 Flow patterns in a cylindrical vessel

(

D=17.3cm， d=3cm

)

内ノuqu

1. 42s-1

1. 75s-1

2.08s-1 (a)

1. 17

S-l

1. 50s-1

•

1. 83s-1

、11ノ'hu /tt、

1. 17 S-l

1. 50s-1

•

・闘・-1. 83s-1

(c)

Fig.3.10 Free surface of

(a)recta時ular vessel(D=10.5cm， d=4cm)

(b )cylindrical vessel

with

ba自由(D=14.ücm、 d=4cm)

(ゆylindri叫vessel wi thou t ba自es(D =14.0とm?d=4im)

-33-•

•

2

口:rectangular

o :with baffle

・:non baffle

{の E\〉と の lOF×>仏

。 3

Fig.3.11 E:ffects of bafHes and corners on power consumption

[8-1]

2 N

A斗Aqu

ドキュメント内 揺動攪拌に関する実験的研究 (ページ 30-38)