低剪断性混合装置の開発と剪断特性評価法の確立

• 研究課題/領域番号: 11650775
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 化学工学一般
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 森 茂 金沢大学, 工学部, 教授 (50019759)
• 研究分担者: 汲田 幹夫 金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (60262557)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2000年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1999年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 混合装置 / 剪断特性 / スクリュー型翼 / 混合完了時間 / 撹拌所要動力 / アルギン酸ビーズ / 混合時間 / 所要動力

研究概要

温和な混合を達成する低剪断性混合装置の開発を最終目標として、剪断性が小さい水力輸送用ポンプのスクリュー型羽根車を混合用の攪拌翼に改作し、それを設置した攪拌槽の混合特性を把握するとともに、槽内の剪断作用を定量的に評価するアルギン酸ビーズ破損法を新たに提案し、その有効性について検討を行った結果、「低剪断性攪拌槽の開発」1)スクリュー型翼攪拌槽の混合性能は、翼およびサクションコーンの形状・相対的位置関係、槽寸法、攪拌母液の液深等に左右され、最適な条件が存在すること、2)混合完了時間や攪拌所要動力等の混合特性は母液粘度と翼回転数の影響を受けるが、回転数が少ない場合の所要動力は液粘度にあまり依存しないこと、3)無次元混合完了時間は攪拌Re数によらずほぼ一定値を示し、スクリュー型翼の場合の値は、傾斜パドル翼に比べて低く、混合性能に優れること、4)動力数と攪拌Re数の積は一定値で表現できること、などが明らかとなった。また、
「混合槽における剪断作用の定量化」5)水および水飴水溶液を溶媒とするアルギン酸ナトリウム溶液を塩化カルシウム水溶液中に滴下して得られるアルギン酸ビーズは、混合槽内において攪拌に伴う剪断作用により徐々に破損するため、その破損個数の経時的変化を追跡することで見掛けの槽内剪断作用を定量的に評価できること、6)スクリュー型翼混合槽における攪拌母液に対する見掛けの剪断作用は、蒸留水混合の場合はディスクタービン翼(邪魔板併用)に比べ、粘性の高い水飴水溶液の場合は傾斜パドル翼に比べてそれぞれ小さいこと、などが判明した。