Moneytizerによる広告を掲載しています。撹拌槽の伝熱は・槽壁を覆っているジャケットで熱交換させる・槽内部に設置したコイルで熱交換させる・プロセス液を外部循環させる大まかに上の三種類に分かれます。この記事ではジャケットでの境膜伝熱係数についてまとめています。撹拌槽内の流動は撹拌翼のフローパターンによって変化するため、槽壁の境膜伝熱係数もそれに応じて変化します。撹拌槽内の厳密な流れはナビエ・ストークスの式という偏微分方程式を解かなければ知ることはできません。したがって境膜伝熱係数も厳密に求めようとすると複雑な式を解かなければなりません。撹拌槽の設計のたびにそのようなことをするのは非常に時間がかかるため、先人達は境膜伝熱係数を比較的簡単な相関式で求められるよう研究してきました。その結果、汎用的な撹拌翼に関してはいくつかの相関式が発表されています。以下ではその相関式について紹介します。相関式で知名度が高いのはヌセルト数Nu、レイノルズ数Re、プラントル数Prの相関式でしょう。K)]K,a,b,c:定数K,a,b,cは撹拌翼の種類や寸法などの撹拌条件によって変化します。※文献によって同じ撹拌翼の相関式でも定数が異なる場合がありますので、よく確認することを推奨します。※また、撹拌条件に関して細かく適用範囲が指定されていることがあります。これについてもよく確認し、外挿となってしまう場合はある程度安全率を多めにとることを心掛けましょう。1/51/5定数Kについては各翼で様々な形をとるため、以下に示します。多段翼に対応できるよう撹拌翼の段数がiで与えられています。日本能率協会,(1988)"を参照ベースはバッフル有りと同じ式ですが、ところどころ定数が変わっています。水科ら,(1966)"を参照この式はパドル翼の算出にも兼用できる式のようで、角度θの項が入っています。アンカー翼の場合はθ=90°とします。個人的にオススメしたいのがこちらのPvによる相関式です。佐竹化学機械工業,(1992)"を参照この式の意味するところは撹拌翼の種類や寸法が違っても、Pvが同じであれば境膜伝熱係数は同じになるということです。フローパターンが違えば局所的な境膜伝熱係数は異なると思いますが、槽全体で平均すると結局同じくらいの伝熱性能になるだろう、ということです。この式のメリットはPvさえわかれば境膜伝熱係数が計算できるという点です。無次元数の相関式は撹拌翼の種類や寸法によって式を使い分けする必要があり、式の適用範囲も細かく決まっていることが多いです。計算したい撹拌槽に限って適用範囲から外れている、ということがありがちなのでPvによる相関式は使い勝手が良いです。上に同条件で二つの相関式を計算して比較したグラフを示します。槽径2.0m、翼径1.0m、6枚タービン翼1段の撹拌槽を計算例として使用しました。結果としてどちらの相関式でも境膜伝熱係数が非常に近い値となり、Pvの相関式でも十分に伝熱能力を推算できることがわかりました。Pv=10以上ではずれが大きくなりますが、Pv値の記事で述べたように現実的なPv値は0.1~5.0の間であることが多いのでそれほど問題にはなりません。注意点としてPvの相関式はなるべく乱流領域で使用するのが良いです。そもそも層流の場合にはアンカー翼やヘリカルリボン翼、メーカー特有の大型翼などの少し特殊な翼を使うことが多いので、その場合にはその翼の相関式を使用するのが良いでしょう。U・伝熱面積A・温度差ΔTそれぞれの改善手法を徹底解説この記事では撹拌槽の伝熱能力についての考え方や計算方法、どのようにすれば伝熱性能を改善させることができるのか、について解説しています。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。※サイト次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。date*日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。熱収支を計算するうえで最も重要な物性は比熱です。蒸気圧や蒸発潜熱はわからなくても場合によっては計算できますが、比熱がわからないと熱収支は計算できません。本記事では比熱の推算方法について紹介します。仕事と熱を含めたエネルギー保存則を示していました。エネルギー保存則を満たしていれば、どのような現象も自由に起こり得る、ということではありません。世の中の現象(あるいはエネルギー変化)が起こり得る方向性が決まっていることを表した法則を熱力学第二法則といいます。対流熱伝達と熱伝導の比を表わす無次元数をヌセルト数Nuといいます。実用的には、熱伝達率hを算出するのにヌセルト数は使用されます。化学工学の専門用語をわかりやすく解説しています。あいうえお順、単位操作ごとに分けています。粉じんやダスト、ミスト等の粒子を捕集する際によく使用されるのが、障害物に粉じん等を捕集させる方法です。この方法の中でも特に、粒子をフィルターに衝突させて捕集する機構をフィルター集塵といいます。撹拌槽のスケールアップ指標について解説ラボスケールで開発してきた製品を量産化するために、反応器・反応槽を実機スケールへとスケールアップするのは化学工学エンジニアの代表的な仕事の1つと言えるでしょう。解説:チューブ内流れの伝熱プロフィールこのブログを運営しているルートです。化学メーカーで働くケミカルエンジニアです。