撹拌の基礎用語 | 住友重機械プロセス機器
:「対流熱伝達により運ばれる熱量」と「熱伝導により運ばれる熱量」の比です。 撹拌で言えば、「回転翼による強制対流での伝熱量」と「液自体の熱伝導での伝熱量」の比です。 よって、完全に静止した流体(熱伝導のみにより熱が伝わる)ではNu=1になります。 ほら、ここにもNp値やRe数と同じように、「代表長さD」が入っていることにご注意下さい。よって、Np値と同じように幾何学的相似条件が崩れた場合は、Nu数の大小で伝熱性能の大小を論じることはできません。尚、ジャケット伝熱では通常、代表長さは槽内径Dを用います。 Pr数とは? :「速度境界層の厚み」と「温度境界層の厚み」の比を示している。 うーん、解り難いですよね。撹拌槽でのジャケット伝熱で考えれば、以下の説明になります。 「速度境界層の厚み」とは、流速がゼロとなる槽内壁表面から、安定した槽内流速になるまでの半径方向の距離を言います。 「温度境界層の厚み」とは、温度が槽内壁表面の温度から、安定した槽内温度になるまでの半径方向の距離を言います。 よって、Pr数が小さいほど「流体の動きに対して熱の伝わり方が大きい」ことを示しています。 粘度、比熱、熱伝度の物質特性値で決まる無次元数ですので、代表的なものは、オーダを暗記して下さいね。20℃での例は以下の通りです。 空気=0. 71、水=約7. 1、スピンドル油が168程度。流体がネバネバ(高粘度)になれば、Pr数がどんどん大きくなるのです。 さて、基本式(1)から、撹拌槽の境膜伝熱係数hiの各因子との関係は以下となります。 よって、因子毎の寄与率は以下となります。 本式(式3)から、撹拌槽の境膜伝熱係数hiを考える時のポイントを説明します。 ポイント① 回転数の2/3乗でしかhiは増大しないが、動力は3乗(乱流域)で増大する。よって、適当に撹拌翼を選定しておいて、伝熱性能不足は回転数で補正するという設計思想は現実的ではない。 つまり、回転数1. 表面張力と液ダレの関係 | 技術コラム（吐出の羅針学） | ヘイシン モーノディスペンサー. 5倍で、モータ動力は3. 4倍にも上がるが、hiは1. 3倍にしかならず、さらにhiのU値比率5割では、U値改善率は1. 13倍にしかならないのです。 ポイント② 最も変化比率の大きな因子は粘度であり、初期水ベース(1mPa・s)の液が千倍から万倍程度まで平気で増大する。粘度のマイナス1/3乗でhiが低下するので、千倍の粘度増大でhiは1/10に、1万倍で1/20程度になることを感覚で良いので覚えていて下さい。 ポイント③ 熱伝導度kはhiには2/3乗で影響します。ポリマー溶液やオイル等の熱伝導度は水ベースの1/5程度しかないので、0.
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【管理人おすすめ!】セットで3割もお得!大好評の用語集と図解集のセット⇒ 建築構造がわかる基礎用語集&図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました!) 位置水頭(いちすいとう)とは、基準面から水路の「ある位置」までの高さです。水の位置エネルギーを水頭で表したものと言えます。水は全水頭の高い所から低い所へ流れます。よって、圧力水頭、速度水頭が同じとき、位置水頭の低い箇所に水は流れるでしょう。なお位置水頭と圧力水頭を足したものをピエゾ水頭といいます。 今回は位置水頭の意味、求め方、圧力水頭、全水頭、ピエゾ水頭との関係について説明します。全水頭、圧力水頭、ピエゾ水頭の詳細は下記が参考になります。 圧力水頭とは?1分でわかる意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理 ピエゾ水頭とは?1分でわかる意味、公式と求め方、単位、全水頭との違い 全水頭とは?1分でわかる意味、求め方、単位、ピエゾ水頭、圧力水頭との関係 100円から読める!ネット不要!印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒ いつでもどこでも読める!広告無し!建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事 位置水頭とは?
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縦型容器の容量計算
0\times 10^3\, \mathrm{kg/m^3}\) 、重力加速度は \(9. 8\, \mathrm{m/s^2}\) とする。 \(10\, \mathrm{cm}=0. 1\, \mathrm{m}\) なので、\(p=\rho hg\) から、 \(\Delta p=1. 0\times 10^3 \times 0. 1\times 9. 縦型容器の容量計算. 8=9. 8\times 10^2\) よって、\(10\mathrm{cm}\) 沈めるごとに水圧は \(9. 8\times 10^2(=980)(\mathrm{Pa})\) 増加する。 ※ \(\Delta\) は増加分を表しているだけなので気にしなくていいです。 水圧はすべての方向に同じ大きさではたらくので底面でも側面でも同じ ですよ。 圧力は力を面積で割る、ということは忘れないで下さい。 ⇒ 気体分子の熱運動と圧力の単位Pa(パスカル)と大気圧 圧力の単位はこちらでも詳しく説明してあります。 それと、 ⇒ 密度と比重の違いとは?単位の確認と計算問題の解き方 密度や比重の復習はしておいた方がいいですね。 次は「わかりにくい」という人が多いところです。 ⇒ 浮力(アルキメデスの原理) 密度と体積と重力加速度の関係 浮力も力の1つなので確認しておきましょう。
4時間です。 ただし、タンクから流体を溢れさせたら大惨事ですので、実際には制御系(PI、PID制御)を組んで操作します。 問題② ②上記と同じ空タンクにおいて、流量 q in = 100 m 3 /h、バルブの抵抗を0. 08とした。このタンクの水位の時間変化を求めよ。 バルブを開けながら水を貯めていきます。バルブの抵抗を0. 08に変えて再度ルンゲクッタ法で計算します。 今度は、直線ではなく、カーブを描きながら水面の高さが変化していることが分かります。これは、立てた微分方程式の右辺第二項にyの関数が現れたためです。 そして、バルブを開けながら水を貯めるとある高さで一定になることが分かります。 この状態になったプロセスのことを「定常状態になった」と表現します。 このプロセスでは、定常状態における液面の高さは8mです。 問題③ ②において、流量 q in = 100 m 3 /hで水を貯めながらバルブ抵抗を0. 08としたとき、8mで水面が落ち着く(定常になる)ということがわかりました。この状態で、流量を50 m 3 /hに変更したらどのようになるのか?という問題です。 先ほどのエクセルシートにおいて、G4セルのy0を8に変更し、qを50に変更して、ルンゲクッタ法で計算します。 つまり、液面高さの初期条件を8mとして再度微分方程式を解くということです。 答えは以下のようになります。 10時間もの時間をかけて、水位が4mまで落ちるという計算結果になりました。 プロセス制御 これまで解いた問題は制御という操作を全く行わなかったときにどうなるか?を考えていました。 制御という操作を行わないと、例えば問1のような状況で流出バルブを締めて貯水を始め、流入バルブを開けっぱなしにしていたら、タンクから流体が溢れてしまったという惨事を招きます。特に流体が毒劇物だったり石油精製物だったら危険です。 こういったことを防ぐためにプロセスには 自動制御系 が組まれています。次回の記事では、この自動制御系の仕組みについてまとめてみたいと思います。
Openfoamを用いた計算後の等高面データの取得方法
ナノ先輩 反応速度の高い時間帯は液粘度がまだ低いので、どうにか除熱できているよ。 でも、粘度が上がってくる後半は厳しい感じだね。また、高粘度液の冷却時間も長いので困っているよ。 そうですか~、粘度が上がると非ニュートン性が増大して、翼近傍と槽内壁面で見かけの粘度が大きく違ってくることも伝熱低下の原因かもしれませんね。 そうだ!そろそろ最終段階の高粘度領域に入っている時間だ。流動の状況を見に行こう。 はい!現場で実運転での流動状況を観察できるのは有難いです! さて、二人は交代でサイトグラスから高粘度化したポリマー液の流動状況を見ました。それが、以下の写真と動画です(便宜上、弊社200L試験機での模擬液資料を掲載)。皆さんも、確認してみて下さい。 【条件】 翼種 :3段傾斜パドル 槽内径 :600mm 液種 :非ニュートン流体(CMC水溶液 粘度20Pa・s) 液量 :130L 写真1:液面の流動状況 写真2:着色剤が翼近傍でのみ拡散 動画1:非ニュートン流体の液切れ現象 げっ、げげげっ・・・粘度が低い時は良く混ざっていたのに、一体何が起こったんだ? こ、これが、非ニュートン流体の液切れ現象か・・・はじめて見ました。 なんだい? その液切れ現象って? 高粘度の非ニュートン流体では、撹拌翼の周辺は剪断速度が高いので見かけ粘度が下がって強い循環流ができますが、翼から離れた槽内壁面付近では全体流動が急激に低下してしまい剪断速度が低くなることで見かけの粘度が増大してゼリー状になる現象のことです。小型翼を使用する際、翼近傍にしか循環流を作れない条件では、この現象が出ると聞いたことがあります。 こんな二つの流れの流動状況で、どうやってhiを計算するのだろう? 壁面は流れていないし、プルプルと揺れているだけだ。対流伝熱では槽内壁面の境界層の厚みが境膜抵抗になると勉強したけど、対流していないよ! 皆さん、いかがですか。非ニュートン流体の液切れ現象を初めて見た二人は、愕然としていますね。 上記の写真と動画は20Pa・s程度のCMC溶液(非ニュートン)での3段傾斜パドル翼での試験例です。 例えば、カレーやシチューを料理している時、お鍋の底や壁面をお玉で掻き取りたくなりますよね。それは対象液がこのような流体に近い状態だからなのです。 味噌汁とシチューでは加熱時に混ぜる道具が異なるのと同じように、対象物と操作方法の違いに応じて、最適な撹拌翼を選定することはとても大切なことなのです。全体循環流が形成できていない撹拌槽では、混合時間も伝熱係数も推算することが極めて難しいのです。 ということで、ここでご紹介した事例は少し極端な例かもしれませんが、工業的にはこのような現象に近い状況が製造途中で起こっている場合があるのです。 この事実を念頭において、境膜伝熱係数の推算式を考えてみましょう。一般的な基本式を式(1)に示します。 その他の記号は以下です。 あらあら、Nu数に、Pr数・・・、また聞きなれない言葉が出てきましたね、詳細な説明は専門書へお任せするとして、各無次元数の意味合いは、簡単に言えば、以下とお考えください。 Nu数とは?
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