【ヘリカル・アンカー】非ニュートン流体や高粘度液の撹拌翼の形状

撹拌化学機械

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の運転員・機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、高粘度液を撹拌する方法を知ることができます。

結論

高粘度液の攪拌機はヘリカル型とアンカー型がある。

ヘリカル型よりもアンカー型の方が好ましい。

以下に、詳細を説明します。

はじめに

低粘度液の場合は、気液・液液・固液の撹拌に分けて議論しています。

高粘度液はその性質上、単一液を対象とします。

高粘度液の定義

高粘度液の撹拌は2,000~3,000mPa・s程度と言われています。

一般に、1,000mPa・s以上になると高粘度液として扱います。

非ニュートン流体

ニュートン流体という用語があります。

これは撹拌速度を上げた分だけ、せん断力が増加する性質です。

せん断力と撹拌速度が比例の関係にあります。

大多数の流体はこのニュートン流体に該当します。

それ以外の流体は非ニュートン流体と一般に呼ばれます、

比例関係でないという事はどういうことでしょうか?

撹拌速度を上げるほどせん断力が大きくなる流体があります。

撹拌速度を上げるほど抵抗が大きくなるという意味です。

逆に、撹拌速度を上げるほどせん断力が下がる流体もあります。

いずれにしろ、速度と力の関係が比例関係にありません。

速度と力の関係は、一般に粘度という表現を使います。

速度に対して力が大きいという事は、粘度が高いという事です。

ヘリカル型

スクリューのようにらせん形をしています。

スクリューが撹拌軸のすぐ近くを羽根が回るのに対して、ヘリカルは容器の直近を羽根が回ります。

スクリューもヘリカルも羽根が回ることで、羽根の上部の物体が上部に流れることが基本です。

その結果、上昇流れができて、重力により下降する成分と混合されます。

アンカー型

ヘリカル型やスクリュー型は、撹拌羽根がどの位置においても同じ断面積です。

高粘度液ならば撹拌翼の下部の断面積を大きくする方が良いです。

そこで開発された撹拌翼がアンカー型です。

アンカー側の羽根を適切に選ぶと、ヘリカル型の0.1倍程度の動力で混合することが可能です。

その他の撹拌翼

ヘリカル型もアンカー型も竪型の撹拌槽です。

他には塔型・横型・薄膜型などがあります。

おわりに

高粘度液の撹拌翼はアンカーが最も無難でしょう。

とはいえ、バッチ系化学工場ではほとんど使う機会がありません。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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