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改定増補版 撹拌槽の操作・設計のための計算法と実験法

名古屋工業大学  教授 博士(工学) 加藤 禎人 先生
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タイトル 改定増補版 撹拌槽の操作・設計のための計算法と実験法
著者 名古屋工業大学  教授 博士(工学) 加藤 禎人 先生
構成 発刊  2015年4月28日 体裁  B5判ソフトカバー 258ページ 
分野 固有技術 > 機械技術
制作会社 情報機構
価格 : 39,960円(税抜 37,000円)
1点在庫あり数量 :

商品説明

◎撹拌を極める
◎旧版より写真を増やしより分かりやすく、流体混合評価等の新項目を加えた増補改訂版!

発刊にあたって

 撹拌、混合あるいはミキシングとよばれる技術は、流体を扱う製造業に関して非常に重要な技術である。旧版が出版されてから6年が経過したが、その間、本技術に関わる理論は急速に進展した。
その中で最も重要なものは、大阪大学名誉教授の井上義朗先生が確立した流脈による流体混合評価である。層流における混合状況は流脈を観察することができれば一目瞭然といえる程である。本書では新たにその章を独立して設け詳細に紹介することにする。流脈を観察することにより、各種撹拌翼の混合性能の比較に利用だけでなく、新しい撹拌翼を開発するヒントをつかむ可能性を秘めていることにも言及した。
さらに、乱流混合において最も重要である、私の恩師の平岡節郎先生が確立した撹拌所要動力の推算方法に関しても、さらに応用範囲が広がった。日本を代表する大型パドル翼のみならず、種々の複雑な形状をした撹拌翼から、いろいろな内装物および槽形状に関して所要動力を推算することが可能になった。
本書の構成は旧版と基本的に変えていない。また、発行からかなり時間が経過しているが今でも好評につき増刷されている化学工学会監修:「ミキシング技術の基礎と応用」、三恵社(2008)と内容が重複しないようにというスタイルも踏襲した。ただし、初学者向けに混合過程の可視化写真を増やし、直感的に理解できるように工夫した。
(改訂版 序より)

内容紹介

第1章 撹拌の目的と撹拌槽の構造
1.撹拌の目的
2.撹拌槽の構成
3.撹拌翼の種類
4.大型翼について
5.撹拌に使用される主な無次元数

第2章 乱流撹拌における撹拌所要動力の重要性
1.撹拌所要動力から推定できること
2.撹拌翼を使用しない撹拌方式もふくめた撹拌性能の評価方法

第3章 層流撹拌における流脈の重要性
1.流脈とは
2.流脈の可視化に基づく層流撹拌槽の混合性能評価方法
3.各種大型翼の流脈
 3.1 マックスブレンド
 3.2 フルゾーン
 3.3 スーパーミックスMR205
 3.4 マックスブレンドR型
 3.5 撹拌レイノルズ数
 3.6 翼上端から液面までの距離の影響
4.流脈の可視化に基づく新型翼の開発
 4.1 新型撹拌翼(HB翼)の流脈
 4.2 HB翼の幾何形状の最適化
 4.3 他の翼形状との比較
 4.4 撹拌レイノルズ数の限界
 4.5 液深の影響
 4.6 数値解析による速度分布と圧力分布
5.今まであまり紹介されていない大型翼の流脈
 5.1 サンメラー
 5.2 ベンドリーフ
6.乱流域の流脈

第4章 流動特性
1.層流と乱流および放射流と軸流
2.旋回流速度分布と固体的回転半径
3.中心部液面低下と槽壁部液面上昇
4.循環流量と吐出流量
5.循環時間分布
6.計算例

第5章 動力特性
1.撹拌レイノルズ数と動力の関係
2.邪魔板無し撹拌槽の動力相関式
 2.1 2枚羽根パドル翼に対する永田の式
 2.2 パドル翼に対する亀井・平岡らの式
 2.3 傾斜パドル翼に対する平岡・亀井らの式
 2.4 プロペラ翼、ファウドラー翼に対する式
 2.5 ヘリカルリボン翼に対する式
 2.6 アンカー翼に対する式
3.邪魔板あり撹拌槽の動力相関式
 3.1 完全邪魔板条件
 3.2 最高撹拌所要動力
 3.3 種々の邪魔板条件での最高撹拌所要動力
 3.4 ディスパー翼の撹拌所要動力
4.各種大型翼の動力相関式
5.種々の幾何形状の撹拌槽の動力相関式
 5.1 角型槽
 5.2 伝熱コイルを備えた槽
 5.3 ドラフトチューブを備えた槽
 5.4 偏芯された槽
 5.5 翼板厚さの影響
6.計算例

第6章 混合特性
1.混合時間とは
2.典型的な混合パターン
 2.1 層流の場合の混合パターン
 2.2 動力線図と混合パターンの関係
3.混合時間の推算式
 3.1 乱流撹拌槽における混合時間の推算式
 3.2 高粘度流体の混合時間の推算式
4.大型翼の混合パターン
5.角槽の混合パターン
6.非ニュートン流体の混合パターン
7.計算例

第7章 伝熱特性
1.撹拌槽の伝熱方式
2.撹拌槽壁伝熱係数
3.伝熱コイル表面の伝熱係数相関式
4.計算例

第8章 異相系の撹拌
1.気液系の撹拌
 1.1 ガス吹き込み時の撹拌所要動カ  
 1.2 ガス吹き込み時の物質移動容量係数 
 1.3 大型リングスパージャー
 1.4 コンケーブタービン 
2.固液系の撹拌
 2.1 固液系での撹拌所要動力
 2.2 固液撹拌での粒子浮遊限界速度 
3.液液系の撹拌
 3.1 液液系での撹拌所要動力  
 3.2 Sauter平均液滴径  
4. 計算例

第9章 スケールアップ
1.スケールアップにおける影響因子
 1.1 力学的スケールアップ
 1.2 主なスケールアップの要因
2.具体的なスケールアップ則と採るべきデータ
 2.1 単位体積当たりの所要動力一定
 2.2 混合時間一定
 2.3 翼先端速度一定
 2.4 単位体積当たり伝熱量一定
 2.5 懸濁粒子浮遊条件一定
3.計算例

第10章 各種実験方法
1.撹拌所要動力の測定方法
 1.1 測定方法の種類
 1.2 動力曲線を作成する時の注意
2.循環時間分布の測定方法
3.フローパターンの測定方法
4.混合過程の可視化および混合時間の測定方法
 4.1 脱色法
 4.2 電気伝導度法
5.物質移動係数(壁面伝熱係数)の測定方法
6.固液間物質移動係数の測定方法
 6.1 物質移動のモデル
 6.2 実験方法
7.気液間物質移動容量係数の測定方法
 7.1 実験方法
 7.2 酸素濃度計を使用する場合の取り扱い
 7.3 ダイナミック法の実験手法
 7.4 カラーチェンジ法
8.流脈の可視化方法

第11章 流動数値解析
1.流動数値解析の検証
2.パドル翼付き層流撹拌槽の計算プログラム例
3.大型翼の層流撹拌流動解析結果

第12章 実機と実験装置における撹拌所要動力の差異
1.皿底槽(実機)と平底槽(実験機)の違い
2.検討した系
3.乱流域での翼取り付け位置に対する動力の差異
 3.1 パドル翼
 3.2 ラシュトンタービン翼
 3.3 ピッチドパドル翼
 3.4 プロペラ翼
4.遷移域から層流域での動力の差異

第13章 非定常撹拌操作
1.非定常撹拌とは
2.層流における非定常撹拌
 2.1 翼の断続的な運転
 2.2 翼の回転方向の変動
 2.3 翼の上下移動
 2.4 翼の回転方向の変動と上下移動の組み合わせ
 2.5 非対称な撹拌翼の効果
3.乱流における非定常撹拌
 3.1 乱流に対する非定常撹拌の意義
 3.2 定常撹拌と非定常撹拌の比較
 3.3 断続運転と正逆運転の差
 3.4 トルク変動特性
 3.5 動力による混合性能評価

第14章 揺動撹拌操作

1.揺動撹拌の歴史
2.旋回揺動撹拌
 2.1 混合限界回転数
 2.2 整流棒の効果
3.往復揺動撹拌
 3.1 往復揺動における混合限界回転数
 3.2 往復揺動に邪魔板を設置した場合