攪拌計算
通気攪拌槽の設計
槽径状 平板円筒槽
槽径DT
攪拌翼 平板タービン翼
邪魔板 有
攪拌速度n 完全分散攪拌速度に等しい。
通気ガス 空気
ガス供給器 リングスパージャー
通気速度Qg/V vvm
攪拌液 水
攪拌液の密度ρ 1000 kg/m^3
攪拌液の粘度μ
攪拌液の比熱容量Cp
攪拌液の熱伝導度κ
空気の粘度μg
水-空気間の界面張力σ
空気の酸素分圧po2
ヘンリー定数E
水の分子量M
重力加速度g
1)通気量Qｇ
H=(H/DT)DT
V=π(DT/2)^2・H
Qg=(Qg/V)・V
2)フラッディング通気攪拌速度nc[rpm]をNienowの式より
d=(d/DT)DT
Qg/ncd^3
(Qg/d^4)(d/DT)^3.5・g/30=nc^3
3)完全分散通気攪拌槽度ncDをNienowの式より
Qg/ncＤd^3=0.2*(d/DT)^0.5(ncD^2d/g)^0.5
(Qg/d^3.5)(d/DT)^0.5・g^0.5/2
4)通気時の攪拌所要動力PgをCalderbankの式
Re=ρnd^2/μ
P0=Npρn^3d^5
Na=Qg/nd^3
5)ガスホールドアップεgをScnselの式より
NA=Qg/nd^3
Fr=n^2d/g
Re=ρnd^2/μ
εg=0.105NA・Fl^0.5・Re^0.1
6)平均気泡径dB[mm]をCalderbankの式より
dB=4.15(σ^0.6/((Pg/V)^0.4ρ^0.2))εg^0.5・(μg/μ)^0.25+0.0009
7)液側総括容量係数Kla[l/s]をVantRietの式より
Pg/V
Ug=Qg/ST
Kla=0.026(Pg/V)^04・Ug^0.5
8)気液接触界面積aをCalderbankの式より
a=0.55(Pg/V)^0.4・Ug^0.5
9)ガスの吸収速度NA[mol/(m^3・s)]を求める。但し、酸素は水に難溶であり、操作前に酸素は溶存していないものとする。
ＣT[moi/m^3]=溶存酸素濃度Co2+CH2o
酸素は水に難溶であることからCo2<<CH2o
ＣT≒CH2o=ρ/M
H=E/CT
C=p/H
操作前に酸素は溶存していないのでC=0
NV=KLa(C'-C)
槽形状
槽径DT
邪魔板
攪拌翼形状
攪拌速度n
抽質(溶液)
希釈剤(溶媒)
抽剤(抽出剤)
水の分子量M
トルエンの分子量
連続相C
分散相D
連続相密度ρc
連続相粘度μc
分散相密度ρD
分散相粘度μD
界面張力σ
連続相側質量流量Wc
分散相側質量流量WD
装置内の平均抽質濃度xc
平衡時の抽質濃度xc’
重力加速度g
分配係数m
1)分散相側ホールドアップΦDを求める。
ΦD=QD/(Qc+QD)
2)平均密度ρM[kg/m^3]と平均粘度μM[kg/m・h]っを求める。
ρM=ρcφc+ρDφD
μM=(μc/φc)(1+1.5μD・φD/(μc+μD)
3)相分散限界攪拌速度nc[rpm]を求める。
σ=σ*(1/3600^2)
g=g*(1/3600^2)
μM=μM*(1/3600)
Ga=d^3ρMgΔρ/μM^2
Bo=d^2gΔρ/σ
nc^2ρMd/(gΔρ)=C^2(DT/d)^2aφD^0.106(Ga・Bo)^-0.084
nc^2=C^2(DT/d)^2a・φD^0.106(Ga・Bo)^-0.084・(gΔρ/(ρMd))
nc=(nc^2)^0.5・60
n
(4)攪拌所要動力P[kw]
Re=ρMnd^2/μM
Pv=NpρMn^3d^5
(5)平均残留時間τ[s]
V=π(DT/2)^2H
τ=V/(Qc+QD)
(6)液滴接触界面積a[m^2/m^3]
We=ρcn^2d^3/σ
a=100φDWe^0.6/(1+9ΦＤ)d
(7)平均液滴径dp[mm]
dp=6ΦD/a
(8)分散相側境膜物質移動係数kD[m/h]を求める。滴内流動は無視できるものとする。
μ=1.91・(1/3600)^(h/s)
DD=(7.4*10^-8)(γM)^0.5*T/(μMυm^06)
DD=(2.4004*10^-5)*10^-4*3600
κD=(0.00038861/(6*0.011445)ln(1/(1-exp(-4π^2*8.6414*10^-6*0.011445/0.00038861^2))^0.5
κD=0.0056590ln(1/(1-exp(-25.854))^0.5
(9)連続相側境膜物質移動係数κc[m/h]をBarker&Treybarの式より求める。
ジェチルアミン(C2H5-NH-C2H5) υm=2(2*14.8+5*3.7)+12
μ=μc・(1/3600)
Dc=(7.4*10^-8)(γM)^0.5T/(μMυn^0.6)
Dc=1.0219*10^-5*10^-4*3600
Re=ρcnd^2/μc
Sc=μc/(ρcDc)
Sh=0.052Re^0.833Sc^0.5
κc=Sh(Dc/Dγ)
(10)分散相側総括容量係数KoDaを求める。
抽科相Rの添え字を連続相Cに、抽剤相Eの添え字を分散相Dに置き換える。
1/KoEa=1/mkRa+1/kEa
KoD=1/(1/(mkc)+1/kD
KoDa
(11)分散相側段効率EMDを求める。
NoD=(KoDa)V/QD
EMD=NoD/(1+NoD)
(12)液液抽出速度NA[kmol/(m^3・h)]を求める。
1/KoRa=1/(kRa)+(m/kEa)
1/KoRa=1/(kRa)+(m/kEa)