JP5120558B2 - 高速回転剪断型撹拌機を備える撹拌槽の制御方法 - Google Patents
高速回転剪断型撹拌機を備える撹拌槽の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5120558B2 JP5120558B2 JP2008208486A JP2008208486A JP5120558B2 JP 5120558 B2 JP5120558 B2 JP 5120558B2 JP 2008208486 A JP2008208486 A JP 2008208486A JP 2008208486 A JP2008208486 A JP 2008208486A JP 5120558 B2 JP5120558 B2 JP 5120558B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distribution
- circulation time
- pass number
- fluid
- pass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Description
と整理される。ここで、Nqは吐出流量係数と呼ばれ、乱流状態では撹拌機固有の定数である。例えば、T.K.ホモミクサーS型(普通型)(プライミクス株式会社)では、乱流状態において吐出流量係数Nqがおよそ 0.2 である(非特許文献1)。この吐出流量係数Nqを用いることにより、実験することなくパス回数を見積もることが可能となる。
本実施例で対象とする乳化物の粘度特性図を図3に示す。同図のプロットはレオメータによる測定データで、実線は粘性モデルを用いて粘度カーブをモデル化したものである。粘度は剪断速度によって変化しており、典型的な非ニュートン流体である。粘度カーブのモデル化にあたっては、非ニュートン流体の代表的なモデルの一つであるCarreauモデルを用いた。Carreauモデルは
η0=10(Pa・s),η∞=0.02(Pa・s),λ=240(s),ν=0.4
である。また、流体の密度ρは1000(kg/m3)である。
こうして求めた1回の循環にかかる時間τは循環時間分布E(τ)に従う。
ここで、kはパス回数、tは時刻を表し、p(k,t)は
まず、時間tを離散化し、
t=iΔt(i=0, 1, 2, …)
とする。
τ=jΔt(j=0, 1, 2, …)
とおくと
となる。
T=V/Q(Q: 吐出流量 (m3/s),V:液体の体積(m3))
で得ることができる。
に従う。
s2(t)/K(t)=1
となる。
g(t)は1より小さい値も取り得て、小さければ小さいほどよいが、少なくとも完全混合槽の状態である1に近ければ、良好な流動状態であるといえる。
本実施例では、液体の粘度特性によってパス回数分布が変わる例を示す。ここで、撹拌槽としては、実施例1と同様に図1の液体の体積2Lのアヂホモミクサーを想定し、対象とする液体としては図9の粘度特性を有する乳化物を想定した。なお、図9のプロットはレオメータによる測定データで、実線は粘性モデルを用いて粘度カーブをモデル化したものである。粘度カーブのモデル化にあたっては、前述の図3の場合と同様にCarreauモデルを用いた。図9の実線は、
η0 =1.0×105(Pa・s),η∞ =0.02(Pa・s),λ=1.3×105(s),ν=0.27
のときのものである。なお、流体の密度ρは1000 (kg/m3) である。
本実施例では、液体の撹拌条件によってパス回数分布が変わる例を示す。
図12は、図9の粘度特性を有する液体に対し、撹拌条件を、ホモミクサーの回転数8500rpm、パドルの回転数80rpm、撹拌時間17分とした場合のパス回数分布である。なお、この撹拌条件は、ホモミクサーの回転数を図11の場合に比して高くするが、平均パス回数は図11の場合とほぼ一致するように撹拌時間を短縮したものである。図12のパス回数分布は図8の場合ほどシャープではないが、図11に比べると著しくシャープに改善していることが分かる。
2 槽本体
3 シャフト
4 タービン
5 ステーター
6 高速回転剪断型撹拌機(ホモミクサー)
6a 上面
6b 下面
7 回転パドル
Claims (9)
- 高速回転剪断型撹拌機を備えた撹拌槽において、流体が、所定の撹拌時間内に高速回転剪断型撹拌機を通過する回数の分布(以下、パス回数分布という)の算出方法であって、流体が高速回転剪断型撹拌機の通過に要する循環時間の分布(以下、循環時間分布という)を実験的に又は流体解析により取得し、循環時間分布に基づいてパス回数分布を算出する方法。
- 前記撹拌槽が、低速回転型撹拌機を備えている請求項1記載の算出方法。
- 前記撹拌槽が、高速回転剪断型撹拌機と低速回転型撹拌機を同軸に備えている請求項2記載の算出方法。
- 循環時間分布に基づき、モンテカルロ法によりパス回数分布を算出する請求項1〜3のいずれかに記載の算出方法。
- 流体の循環時間分布関数をE(τ)としたとき、時刻tにおけるパス回数kの分布関数p(k,t)を次の積分方程式
- 時刻tにおけるパス回数kの分布関数p(k,t)を次の正規分布
で近似し、その平均である平均パス回数K(t) と標準偏差s(t)を次式
で算出する請求項5記載の算出方法。 - 循環時間分布を、流体解析によって求めた流動場のもとで、濃度の移流方程式を解くことにより求める請求項1〜6のいずれかに記載の算出方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の方法で算出したパス回数分布に基づき、高速回転剪断型撹拌機を備えた撹拌槽における流体の流動状態を制御する流動状態の制御方法。
- 平均パス回数K(t)、パス回数分布の標準偏差s(t)より、関数g(t)を次式
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008208486A JP5120558B2 (ja) | 2008-08-13 | 2008-08-13 | 高速回転剪断型撹拌機を備える撹拌槽の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008208486A JP5120558B2 (ja) | 2008-08-13 | 2008-08-13 | 高速回転剪断型撹拌機を備える撹拌槽の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010042359A JP2010042359A (ja) | 2010-02-25 |
JP5120558B2 true JP5120558B2 (ja) | 2013-01-16 |
Family
ID=42014183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008208486A Expired - Fee Related JP5120558B2 (ja) | 2008-08-13 | 2008-08-13 | 高速回転剪断型撹拌機を備える撹拌槽の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5120558B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG175833A1 (en) * | 2009-05-11 | 2011-12-29 | Millipore Corp | Method for scaling mixing operations |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03101820A (ja) * | 1989-09-16 | 1991-04-26 | Nippon Paint Co Ltd | 分散装置 |
JPH08122241A (ja) * | 1994-10-26 | 1996-05-17 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 滞留時間分布測定方法および装置 |
JP2008012452A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Nitto Denko Corp | 撹拌装置 |
-
2008
- 2008-08-13 JP JP2008208486A patent/JP5120558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010042359A (ja) | 2010-02-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jasińska et al. | Dispersion of oil droplets in rotor–stator mixers: Experimental investigations and modeling | |
Håkansson et al. | Dynamic simulation of emulsion formation in a high pressure homogenizer | |
Zhang et al. | High shear mixers: A review of typical applications and studies on power draw, flow pattern, energy dissipation and transfer properties | |
Robinson et al. | Flow and mixing performance in helical ribbon mixers | |
Zadghaffari et al. | Large-eddy simulation of turbulent flow in a stirred tank driven by a Rushton turbine | |
Hall et al. | The effect of scale and interfacial tension on liquid–liquid dispersion in in-line Silverson rotor–stator mixers | |
Arratia et al. | Mixing of shear‐thinning fluids with yield stress in stirred tanks | |
Kowalski et al. | Expression for turbulent power draw of an in-line Silverson high shear mixer | |
Russell et al. | Mixing viscoplastic fluids in stirred vessels over multiple scales: A combined experimental and CFD approach | |
Unadkat et al. | PIV study of the flow field generated by a sawtooth impeller | |
Gallassi et al. | Numerical and experimental evaluation of droplet breakage of O/W emulsions in rotor-stator mixers | |
JP5514244B2 (ja) | 流体の混練状態のシミュレーション方法 | |
Becker et al. | Development of an improved breakage kernel for high dispersed viscosity phase emulsification | |
Ihejirika et al. | Using CFD and ultrasonic velocimetry to study the mixing of pseudoplastic fluids with a helical ribbon impeller | |
Lemenand et al. | Turbulent spectrum model for drop-breakup mechanisms in an inhomogeneous turbulent flow | |
Dubbelboer et al. | Population balances combined with Computational Fluid Dynamics: A modeling approach for dispersive mixing in a high pressure homogenizer | |
JP5120558B2 (ja) | 高速回転剪断型撹拌機を備える撹拌槽の制御方法 | |
Tsui et al. | Flow characteristics in mixers agitated by helical ribbon blade impeller | |
Cheng et al. | Pump capacity and power consumption of two commercial in-line high shear mixers | |
Agarwal et al. | Dynamics of droplet formation and flow regime transition in a T-shaped microfluidic device with a shear-thinning continuous phase | |
JP2011179835A (ja) | 流体解析方法および流体解析装置 | |
Xu et al. | Characterization of Bubble Shapes in Non‐Newtonian Fluids by Parametric Equations | |
Waldner et al. | Initial growth kinetics and structure of colloidal aggregates in a turbulent coagulator | |
Trivellato | On the efficiency of turbulent mixing in rotating stirrers | |
Wang et al. | Deformation and breakup behaviors of a Giesekus viscoelastic droplet in Newtonian shear flow |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110610 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120307 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120427 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120926 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121009 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5120558 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |