撹拌の基礎と性能評価および装置選定のポイント～開発や設計の現場でも活用されているCFDの手法を用いた評価の現状や適用性について～＜会場開催セミナー＞

セミナー趣旨

  撹拌装置はプロセス産業をはじめとする多くの分野で用いられている主力装置のひとつです。そのため撹拌装置の性能はプロセスの効率や品質を左右すると言っても過言ではありません。撹拌現象は複雑かつ解明されていない事柄も多いため、設計にあたっては経験則の活用に加えて実験やコンピュータを用いた数値流体力学（CFD）の手法による検討もなされています。本講習会では撹拌の全般に関し初歩的事項を中心に平易に解説しながら、理解を助けるために実験動画や写真等を用いて現象を観察し、既存の小型翼から回転投影面積が大きな大型翼に至る様々な撹拌翼の特徴や適用性について解説をおこないます。また均相系および異相系（固液撹拌）に関して、撹拌所要動力や混合、伝熱特性、スケールアップに関する基礎的事項についても解説します。また、開発や設計の現場でも活用されているCFDの手法を用いた評価の現状や適用性についても事例を織り込みながら紹介します。なお、本講習会では機械設計に関する事項の解説は除外いたします。

受講対象・レベル

・撹拌装置の研究・開発や設計、選定業務や操業に携わっている方。
・撹拌技術について興味のある方。
・撹拌流動の数値解析に関心がある方。

必要な予備知識

  機械工学や化学工学の専門科目である流体工学や伝熱工学の知見があればより理解しやすくなります。また、これから撹拌技術に取り組まれる方にも平易に解説をおこないます。

習得できる知識

・撹拌技術の基礎知識
・撹拌装置選定のための基礎知識
・性能評価法/実験の手法
・スケールアップの基本的な考え方
・CFDの撹拌への適用性確認

セミナープログラム

1．撹拌の目的と装置の概要
 1．1　撹拌の目的と装置の概要
 1．2　撹拌装置の構成　
   1．2．1　撹拌装置の分類
   1．2．2　撹拌の形態と操作目的
   1．2．3　撹拌翼の種類と適用範囲
   1．2．4　邪魔板
2　流動状態（フローパターン）の分類
 2．1　層流から乱流まで
 2．2　撹拌流動の基礎/バッフル有無の影響
 2．3　撹拌レイノルズ数ReMの定義
 2．4　各種撹拌翼のフローパターンとその特徴
   2．4．1　ハイドロフォイル翼、プロペラ翼など（軸流）
   2．4．2　タービン翼、平パドル翼など（放射流）
   2．4．3　傾斜パドル翼（放射流＋軸流）
   2．4．4　多段翼（各種翼の組み合わせ）
   2．4．5　大型翼（パドル系、格子系）
   2．4．6　低粘度液と高粘度液の境界
   2．4．7　アンカー翼
   2．4．8　リボン翼系
   2．4．9　槽底への設置翼
   2．4．10　その他（同軸翼、ノンシール翼等）
 2．5　フローパターンからの情報（吐出流量と吐出流量係数Nq）
3．攪拌に関する物理実験と数値実験の概要
 3．1　物理実験
   3．1．1　可視化槽による流れの観察
   3．1．2　攪拌性能の計測
  (a)　攪拌トルク
  (b)　混合性能
  (c)　伝熱係数
  (d)　粒子の浮遊状態
  (e)　ガス吸収
 3．2　数値実験（数値流体力学,CFD）
   3．2．1　支配方程式
   3．2．2　解析で用いるソフトウエア
   3．2．3　攪拌流動系への適用モデル
   3．2．4　流動状態（乱流）、粒子、ガス表面などの取り扱い
   3．2．5　ワークステーションの活用
4　撹拌所要動力
 4．1　撹拌トルクと動力数Np
 4．2　動力数Npと撹拌レイノルズ数ReMの関係
 4．3　乱流の完全邪魔板条件
 4．4　単位体積当たりの所要動力Pv[W/m3]
 4．5　撹拌所要動力の相関式
 4．6　CFDによるトルク予測
 4．7　NpとNqによる撹拌翼の特性評価
 4．8　商用実機の動力測定とCFD評価事例
5．混合性能
 5．1　混合性能を評価する指数（混合時間TMと無次元混合時間nTM）
 5．2　混合過程（フローパターンとの関連性）と混合時間
   5．2．1　着脱色法
   5．2．2　電気伝導度法
   5．2．3　CFDによる混合の評価
 5．3　混合時間の相関と性能曲線（ReM　vs.　nTM）
 5．4　新レイノルズ数による相関
6．伝熱性能
 6．1　撹拌伝熱方式
 6．2　局所熱伝達係数と総括熱伝達係数
 6．3　各種熱伝達係数の一例
 6．4　撹拌伝熱の相関
   6．3．1　撹拌伝熱で用いる無次元数
   6．3．2　撹拌槽伝熱の相関
   6．3．3　無次元数の指数依存性
 6．5　壁面における粘性係数変化の影響
 6．6　総括熱伝達係数の相関
 6．7　伝熱性能のCFD予測と計測（実験室ベースの検証）
7．固液撹拌
 7．1　固液撹拌の目的
 7．2　固液撹拌の実験具体例
 7．3　浮遊限界速度／回転数の評価
 7．4　固体の浮遊状態に及ぼす翼の影響（取り付け位置、寸法等）
 7．5　CFDによる均一分散の検討事例
8．小型翼と大型翼の性能評価
 8．1　大型翼と小型翼の分類
 8．2　大型翼
   8．2. 1　メリットとデメリット
   8．2．2　多機能撹拌翼としての大型翼
   8．2．3　動力特性
   8．2．4　混合特性
 8．3　小型翼
   8．3．1　小型翼の性能評価の考え方（軸流翼を例）
   8．3．2　軸流翼の性能評価例
 8．4　大型翼の性能評価PVの紹介
9．スケールアップの基本的な考え方
 9．1　撹拌レイノルズ数ReM基準では間違いを起こす
 9．2　幾何学的相似の条件
 9．3　均相系撹拌/スケールアップCFDの試行
   9．3．1　乱流
   9．3．2　層流
 9．4　固液系撹拌
 9．5　気液系撹拌
 9．6　翼の変更を想定したスケールアップの考え方

※途中、お昼休みと小休憩を挟みます。

■講演中のキーワード
撹拌装置、撹拌所要動力、混合、伝熱、スケールアップ、数値流体力学（CFD）

■受講された方の声（一例）
・具体的な例えがわかりやすく、理解しやすかったです。
・撹拌に関する基礎知識を学びたくて、参加しました。丁寧に解説いただきありがとうございます。
・CFD適用については、特に興味深かったです。
・攪拌翼の種類、スケールアップについてはかなり興味深かったです。
・「スケールアップの基本的な考え方」は興味深かったです。特に攪拌レイノルズ数に関する部分は聞けて良かったです。
などなど……ご好評の声を多数頂いております！

セミナー講師

 大和大学 理工学部機械工学専攻 教授　  高田 一貴 氏

■ご略歴
1989年3月九州大学大学院工学研究科博士後期課程終了後、
同年4月神鋼ファウドラー（現 神鋼環境ソリューション）株式会社へ入社し、研究、開発、設計、海外ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ等に従事。
2015年3月同社退職
2015年4月　呉工業高等専門学校機械工学科　教授
2024年3月　同上退職
2024年4月　大和大学理工学部機械工学専攻　教授　現在に至る
■ご専門および得意な分野・ご研究
化学工学（移動現象論）、撹拌、分離工学
■本テーマ関連学協会でのご活動
所属学会、化学工学会、日本機械学会。
化学工学会ではミキシング技術分科会　幹事

セミナー受講料

1名47,300円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき36,300円
＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

受講について

• 感染拡大防止対策にご協力下さい。
• セミナー会場での現金支払いを休止しております。
• 新型コロナウイルスの感染防止の一環として当面の間、昼食の提供サービスは中止させて頂きます。
• 配布資料は、当日セミナー会場でのお渡しとなります。
• 希望者は講師との名刺交換が可能です。
• 録音・録画行為は固くお断り致します。
• 講義中の携帯電話の使用はご遠慮下さい。
• 講義中のパソコン使用は、講義の支障や他の方の迷惑となる場合がありますので、極力お控え下さい。
  場合により、使用をお断りすることがございますので、予めご了承下さい。(＊PC実習講座を除きます。)