Muroran-IT Academic Resources Archive Title Author(s) Citation Issue Date URL 横型攪拌槽の攪拌所要動力測定法安藤, 公二; 高畑, 賢二; 園, 優雄; 松平, 幹雄室蘭工業大学研究報告.理工編 Vol.7 No.3, pp.785-788, 1972 1972-09-15 http://hdl.handle.net/10258/3553 Rights Type Journal Article See also Muroran-IT Academic Resources Archive Copyright Policy Muroran Institute of Technology 横型撹件槽の撹祥所要動力測定法安藤公二・高畑賢二関優雄・松平幹雄 The Method of Measuring Power Consumption byStirred Impeller i n the Horizontal Stirred Vessel Koji Ando，Kenji Takahata，Sunao Sono and Mikio Matudaira A b s t r a c t 1 ti sf o u n dt h a t at o r s i o n dynamometer a p p l i e st ot h em e a s u r i n g power consumption i n h o r i z o n t a ls t i r r e dv e s s e landt h a tat u r n t a b l edynamometeri su n s u i t a b l e . I.緒言縦型援伴槽の撹伴動力に関する研究は，均一系， Y 4相系ともに，かなり古くから行なわれ W )定法に関しては，永田らめの詳細!な研究が報告されている。ており，その i しかし，横型携枠 i 刊の j 資枠所要動力に関しては，少数の研究が公報 2)， 3 ) されるにとどまり，縦型携伴1 曹の i 資持動力測定法に関する知見をそのまま準用しうるか否か明らかでない。筆者 4)-8) らは，さきに，横型擾宇1 " 1曹内の流動状態が，撹枠羽根基準のブルード数および液晶:率によって，間 -3f こモデル的にえがし、た 2つのパターン A，B に大別されることを示し，種種の装置特性と J 菜作条件との関係は，流動状態によって異なることを報告した。 1 定法として常用されている操り動力計法とターンテー本報では，縦型撹持槽の撹持動力視) ブル法との 2つの測定法を横型撹持槽に準用して，その撹持動力を測定し，槽内の流動状態がガス吸収に適した 6)状態 ( A状態)におけるターンテーブノレ法の測定値は，真の撹持動力を示さず，横型援 t 判曹の撹伴動力測定法ーとしては，操り動力計法が適当であることを示している。 1 1 . 測定法および実験装置実験装置の概要を図一 1に示した。覧トJ キネl 雪は，前原 7) と幾何学的に相似な透明アクリル製の円 i 奇形容器 3種(槽径 D， =10人 1 5 . 0，18. 4cm) を用い，中心水平軸中央に， 2枚および 4枚羽根の平羽根タービンを取り付けた。使用撹伴液は，水および水飴水溶液である。 ( 1 5 5 ) 安藤公二・高焔賢二・ i 到俊雄・松平幹雄 7 8 6 s 団)按リ動力吉十法日「勺一]J:1M I~n~ b ) I F I " Jーンテープん主主 A 撹梓羽根自増祥情 C 1 .プJ.車 D 動方針{技り働力計法) E ん r~llWltiUI 口十三 cm 106， 1 5 . 0，1 8 . 4 L 〆/ Dt" 2 mbf O宮どパネ(ター/ヂーフウし法 1 ' * 国-1 実験装限 1 1 .1 振り動力計法捜j'2t軸にかかる操りモーメントを測定するもので，これには，駆動軸と撹行制!とを一旦切り離してスプリングで結ぶ方法と，軸そのものの探りを測定する方法とがある 1)。木報では，前者の方法である市販の山鯖式トルクメーターを用い，そのずれ角度をストロボで直接読み取ったの用いた実験装置の概要を閃 1の a )に示した。特にシール部での摩擦が測定値に加算されるの v この場合，縦型と異なり，槽軸受音1，したがって，液体積， o:槽容積)が零でのトルクを測定し，構内液量率 d三'Vz /Vo，VZ: 撹持穐々の実験条件下で測定したトルクより差引いて，真のトルクとした。液量率 5=0での所要動力を測定する場合，液が憎に入っている時の状態と異ならぬように，槽内側軸受部に水をかけながら測定した。 2=0でのトノレクは，グランドパッキング部の締め具合，擾枠羽根の回転速度，装置規模等に影響されるが，本実験の範問では，槽径 Dt= 15.0cmの場合で 4 0 0 0土 200G-cm程度であった。したがって，この場合，限一c l n以 l 二で、ある木実験の範聞では，トルクに対するその変動値は小さ枠トルクが 1000G いが，撹持トルクがより小さい場合，たとえば，回転速度の小さい場介には， ε=0でのトノレクの変動が実験精度におよぼす影響を，無視し得なくなろう。さらに，横型撹持槽の場合は，縦型と異なり，羽根にかかる抵抗がその位置によって異なり，撹持動力が時間的に変動する。そのため，トルクメーターの指示値が振動し，その振動の程度は，羽根数の少ない 2枚羽根の場合に特に著しい。したがって，本実験では，トルクメーターと槽との問に，岡一1に示したように，はずみ車を取りつけ，揖持トルグの平均値を測定した。玉置ら 2)， 3 ) は，木実験と同種の装置について，シール部のグランドパッキング部よりも撹枠羽根側の撹伴軸にストレインゲージを取りつけ，S=Oのトルクを小さくすることをー試みているが，トルクの時間的変動については言及していない。 ( 1 5 6 ) 7 品7 ほ奇型携持 j 事!の撹枠所要動力測定法 1 1 . 2 ターンテーブル法回転台の上に縦型撹持槽をのせて，この槽の内壁が液の流れによる摩擦によって受けるトルクを測定する方法である 1)。同一 1のいに，この方法を横型撹t 判習に準用して，木実験に使用した装置の概要を示した。糟白体を軸と同心で回転できるようにベアリングで受けて，この槽が受けるトルク合パネで測定した(縦型撹持楠のようなターンテーアールを本実験では用いていないので，ターンテーフでル法という表現は必ずしも適当ではないが，本報では，この方法を，ターンテーフノL法と以下略称する)。パネは，図示のごとし槽中央部に取りつけた。軸受部の摩擦の影響を考慮して，所定の操作条件で，ノくネの伸びが定常状態に達した後，槽を羽根の回転方向にわずかに回転させ，再び槽が静止した時のパネの伸びを測定し，逆方向に槽を回転させた時の測定値との平均値を求めた。木測定法の場合は，はずみ車をつけなかったが，槽の自重のため，パネの伸びは時間的にほぼ一定{症を示した。 I I I . 実験結果両測定法で測定した捜持動力測定結果の 1例を図 2に示した。図中まる印は摂り動力計法，三角印はターンテープン法で、の測定値を示し，槽内流動状態との対応を明示するため， B 状態での測定値を J 黒ぬりにしている。悶より明らかなごとく，援作動力と回転数との関係は， A， B 状態ごとに呉なった~'IJ関を示している。そして， B状態では，両測定法での測定値は一 i J J 操作条件での僚伴動力測定偵は，探り動力計法による値の方致しているが，1¥状態では， J 也がターンテーブノレ i 去の値より大きいのこの原因は， 50 I~~~T一一一「門パ門一一一一「一寸--，ーl 寸寸 8~~t，' /2 / ) j .~ 10.6cm 事話壬~ 0f i ) J で ∞ j 図3に示したように，槽内流動状態が A 型 F 即ち〆帆万一] : I l ' ! fmise 中空でない状態では，槽内液体の兎心は槽中心より Ii:心のずれによるトルずれるため，機内壁には，液 l 4 F オ 1 . 0 クと液体の流れによるトノレクとが作用している。槽， . . の回転しようとするトルクを測定するターンテーブ字、 _ 0. 5 。 υ ω ノレ法で、は_[:，氾同トルクの和(珂トルクの方向は逆岩 ε m x o _ 0 . 1 005 5 50 コ : 9 A j( 畦図 -2 図 3 ( 1 5 7 ) 白状磐槽I 引夜の流動状態 7R8 安藤公二・高畑賢二・同優対日・ 1 公平幹雄である)を測定することとなる。したがって，ターンテーフ守ル法は， A 状態では，撹持動力測定法として適当でない。また， B状態.T!1lち中空状態では，液体の重心は槽の中心にあるため，両測定法の測定値は一致し，両測定法とも正しい撹持動力を示していると考えられる。椿の大 D . 4cm)，液最率 (ε=0.3-0.7)，捜持液の粘度 (μ=0.01-0.24ポイズ)が異きさ ( t= 10.6-18 なっても，同様の傾向が得られた。 I V . 結言縦型携持槽の揖持動力測定法として常用さわしている撮り動力計法とターンテーブ、ル法を準用して，横型捜伴槽の携持動力を測定し，槽内流動状態が A 状態の場合には，ターンテーブル法は正しい彊持動力を示さず，横型携拝槽の撹持動力測定法としては，摂り動力三十法が適当でるることを示した。終りに本研究に際し御指導をいただいた北海道大学工学部遠藤一夫教授ならびに有意義な討論をいただいた本学原弘助教授に感謝の意を表する。 [化学工学協会第 1回秋期大会(大阪， 1 9 6 7年 1 0月)にて一部研究発表〕 (昭和 4 7年 4月初日受理) 文献 1 ) 2 ) 3 ) 4 ) 5 ) 6 ) 7 ) 8 ) 永田進治・横山藤平: 化学工学， 2 0，2 7 1( 1 9 5 6 ) . 玉木康夫・伊藤四郎: 化学工学協会第 2回秋季大会講演要旨集， C1 0 2( 1 9 6 8 ) . 玉木康夫・伊藤四郎: 化学工学協会第 3 7年会講演要旨集， G 1 0 4( 1 9 7 2 ) . 安藤公二・原弘・遠藤一夫: 化学工学， 3 5，466( 1 9 7 1 ) . 安藤公二・原弘・遠藤一夫: 化学工学， 3 5，8 0 6( 1 9 7 1 ) . 安藤公二・原弘・遠藤一夫: 化学工学， 3 5，1 3 6 1( 1 9 7 1 ) . 安藤公二・八柳正弘・内藤憲良・田保英明. 室工大研 1 械， 7( 2 )，4 8 3( 1 9 7L ) . 安藤公二・国保英明・遠藤一夫: J o u r n a lo fChemicalEngineering( ) fl . apan，5，1 9 3( 1 9 7 2 ) . ( 1 5 8 )