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高性能インペラスーパーミックスシリーズ

CFDによるMR205の非定常流動解析
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私たちサタケでは、撹拌を流れ主体で考えています。
プロセスを考えることも、もちろん重要です。しかし、ただ複雑化するのではなく系統立てて整理し、要求される撹拌作用を得るために必要な流体機械の性能を、流れの面から単純化して考えているのです。
そう考えますと、翼はあらゆる分野で細分化された撹拌目的を達成させるための”命”とも言えるでしょう。 一般的な攪拌翼として、高Re(撹拌レイノルズ数)域では3枚プロペラ、4枚ピッチドパドル、6枚フラット(ピッチド)タービンなどが、低Re域ではアンカー翼やヘリカルリボン翼などが用いられてきましたが、近年における多種多様化かつ複雑化する撹拌目的を達成する上で、これらは完全とは言えません。そこで私たちは、撹拌目的を満足させる高性能攪拌翼について、翼の理論に基づいた研究・開発を進め、更に的確な運転条件の検討を加えることで、少しでもお客様のニーズにお応えすべく努力を続けております。
このようにして生まれた攪拌翼をスーパーミックスシリーズと呼びます。ここではその一例を紹介します。

高・中 Re域対応

高吐出・高効率軸流インペラ
意匠登録済
Super-Mix HR100
翼平面形状および迎え角、カンバー比に対して検討を加え、多段折り曲げ構造とすることで、翼背面における流れの剥離を抑制し、高吐出性能を誇る省エネタイプの低剪断型攪拌翼です。
特許出願中、意匠登録済
Super-Mix HR700
適度な前進翼形状を採用したねじり下げ円弧翼としました。翼平面形や迎え角、カンバー比は翼の性能を左右する重要な要素です。HR700インペラは吐出性能が極めて高い高吐出型インペラです。
特許取得済
Super-Mix HV200
三枚広幅翼と補助翼について研究を行った、サタケ独自の二重翼です。隙間フラップにおけるスロット効果によって主翼部の背面に生じる剥離部を打ち消し、整流することにより、吐出流量や最大吐出速度を大幅に増大させることに成功しました。
特許出願中
Super-Mix HR320
前進翼効果を取り入れ、更に翼先端に向う捩り下げを有する一段折り曲げ構造としました。翼背面における流れの剥離を抑制し、吐出能力を向上させた低速型攪拌機用攪拌翼です。
特許取得済
Super-Mix HR320S
HR320をベースとし、二重翼構造を採用。槽底部近傍の撹拌と液面通過のよる振動を考慮し、独自の翼端板により制振対策を施した攪拌翼です。
特許出願中
Super-Mix HR800 (New!)
主翼をテーパー翼、剥離を抑制する迎角とし、翼中心からの吐出を強化する二重翼構造を採用しました。スラリーの浮遊・流動化を、低動力にて効率的に達成する攪拌翼です。
高分散ボトムインペラ
特許出願中、意匠登録済
Super-Mix HS600
HS600系インペラは、単に翼単体ではなく撹拌槽をはじめとする撹拌装置として研究・開発されたもので、槽内における圧力分布のコントロールにより固-液及びスラリー撹拌をはじめとする「均一分散系」における撹拌作用を向上させたインペラといえます。
高剪断輻流タービン
特許取得済
Super-Mix HS100
タービンとして極めて低い動力数を実現しました。(対6FT動力数比:約65%減)従来型タービンと比較して液流動化作用が高く、高いガス吸収性能が得られます。低動力にて翼の揚力により流れを集中させ、吐出場の圧力勾配・変動を利用して強い剪断・破壊作用を生み出します。
高効率表面曝気インペラ
特許出願中
Super-Mix SA200
後退・テーパー翼形状を採用した表面曝気翼です。上部円盤により液を薄膜状に飛散する分散形態(アンブレラ)を作り出すことにより、液表面への吸上げ(揚程)効率とガス吸収効率の向上を図りました。

高・中・低 Re域対応

特殊大型翼
意匠登録済
Super-Mix MR203
MR203インペラは主に中~低Re域を目的として開発された特殊大型広幅翼で高混合性能を有しています。サタケ独自の鋸刃型特殊形状と槽下部に向かう台形型形状、軸中心部クリアランス効果により強い吸い込み流とともに大循環流を生み出します。特に付着を嫌う場合や洗浄性を重要視する場合に適しています。
特許出願中、意匠登録済
Super-Mix MR205
二重翼効果をもつ大型広幅翼です。主翼前面と補助翼面の圧力差により高粘度液体でも半径方向に強力な吐出流が得られます。また、主翼部下方の翼径を大きく台形型とすることで、槽底から液表面に向かう強い上昇流も生まれます。さらに、主翼切り欠き部を鋸刃状にすることで混合不良部を完全に除いた均一混合を実現しました。
特許出願中
Super-Mix MR210
MR210インペラは、シンプルな構造と少ない翼面積で有効な液流動化作用と混合作用を得るため、主翼と軸のクリアランス効果による液表面からの吸い込み流強化に加え、槽内の圧力分布を考慮した垂直方向の翼面積を検討することにより、撹拌性能の向上のみならず動力低減にも寄与する高効率型の攪拌翼です。
特許出願中
Super-Mix MR524
従来、撹拌槽での混合が困難であった超高粘度域(撹拌Re数1以下)での混合性能を大幅に向上させることに成功した中心軸なし重ね合わせ攪拌翼です。多段に傾斜配置した翼により、強力な上下流を発生させ、さらに槽底部の混合を強化するため、底面翼を設けました。傾斜翼により、高い混合性能を実現しました。

スーパーミックス目的別適応例

スーパーミックス 均一分散系 ~HS600の適用~

分散性能の評価にために、ガラスビーズの分散状態を指標とした、従来型パドル翼との比較実験を示します。(単位容積当りの動力Pv一定条件) 槽底部の流動状態およびビーズの堆積状況から、HS600が槽底面を有効に利用した良好な分散形態であることが判ります。
槽底部からの強力な吐出は、槽内全域に及ぶワンループの大循環流を形成します。このようなフローパターンは、槽内均一分散に最適です。
擬似触媒-水の固液均一分散系における固体濃度分布を示します。従来型のパドル翼(4PP)と比較して、HS600は仕込濃度(C0)からのばらつき(ΔC)が極めて小さく、槽内均一分散性能が非常に高いことが判ります。

スーパーミックス 気-液分散系 ~HS100の適用~

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通気撹拌時のガス分散状態を従来型6枚フラットタービン(6FT)と比較しました。6FTは翼背面へのガスの抱き込みにより、剪断・液流動化作用の低下を起こします。HS100は負圧部ではなく翼の揚力により流れを集中し、吐出場における相対速度差(圧力変動)を利用した剪断作用と・液流動化形態を有しており、6FTのような通気時の性能低下は抑制されます。動画のように、HS100では分散した気泡が槽底まで行き渡り、その気泡径は小さいことが判ります。
図中のベクトル長は速度を表します。6FTと比較してHS100は槽底付近の流速が大きく、槽内の液流動化性能の高さが判ります。
単位容積当りの通気撹拌消費動力(Pv)とガス吸収能力KLaの関係図を示します。HS100は、6FTと比較して少ない動力で、高いガス吸収性能が得られる高性能タービンであることが判ります。

スーパーミックス 高粘性液の撹拌(低Re) ~MR205の適用~

ヨード-ハイポ脱色法により、高粘性液撹拌(水あめ水溶液)におけるMR205の混合性能を示します。比較対象にヘリカルリボン翼を用い、撹拌Re=100一定条件としています。ヘリカルリボン翼は、翼近傍から混合が進行し、軸中心付近の混合が律速となります。その混合不良部が無くなるには、長い時間を必要とします。MR205は撹拌開始直後から、槽内全域で一様に混合が進行し、その混合時間は非常に短く、また低Re域で問題となる混合不良部も存在していないことが判ります。

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スーパーミックス 表面曝気撹拌 ~SA200の適用~

液表面における曝気運転時の状況を示します。 4PPは、液表面を叩く分散形態のため、アンブレラは形成されること無く、不規則かつ不安定な分散形態となります。一方、SA200は4PPと異なり、ガス吸収効率向上に寄与する薄膜状のアンブレラを安定して形成することが判ります。
単位容積当りの消費動力(Pv)とガス吸収能力KLaの関係図に裏付けられるように、SA200系のガス吸収性能は非常に高いことが判ります。

スーパーミックス 新しい撹拌技術 ~RB Mixing System~

槽内に竜巻を作り出しました。 インペラにより旋回流れを生み出し、槽底部にて中心に向かう流れを、 「Radial Blade=R.B.」により効率的に竜巻状上昇流へと変換しています。
主流は翼と同一回転方向の旋回流のため、極めて剪断力の小さい撹拌が可能となります。バイオをはじめ薬品、水処理などの剪断を極力抑制したい撹拌に最適です。
実排水処理プロセスの反応槽に適用した例です。低剪断による高分散特性は、実プロセスにおいても優れた性能を発揮しています。

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