JPH02172525A - 混合装置と混合方法 - Google Patents
混合装置と混合方法Info
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- JPH02172525A JPH02172525A JP1286052A JP28605289A JPH02172525A JP H02172525 A JPH02172525 A JP H02172525A JP 1286052 A JP1286052 A JP 1286052A JP 28605289 A JP28605289 A JP 28605289A JP H02172525 A JPH02172525 A JP H02172525A
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J16/00—Chemical processes in general for reacting liquids with non- particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J19/28—Moving reactors, e.g. rotary drums
- B01J19/285—Shaking or vibrating reactors; reactions under the influence of low-frequency vibrations or pulsations
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
- F15D1/06—Influencing flow of fluids in pipes or conduits by influencing the boundary layer
- F15D1/065—Whereby an element is dispersed in a pipe over the whole length or whereby several elements are regularly distributed in a pipe
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/10—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by imparting a pulsating motion to the flow, e.g. by sonic vibration
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、混合装置及び混合方法に関し、特に大部分の
流体とこの流体の表面境界層の間の物質移動又は熱移動
を達成する為の装置と方法に関するものである。
流体とこの流体の表面境界層の間の物質移動又は熱移動
を達成する為の装置と方法に関するものである。
（従来の技術）
大部分の流体とこの流体の表面境界層の間の貧弱な物質
移動又は熱移動による濃度分極は、濾過、限外濾過、マ
イクロ濾過、逆浸透、電気透析、電解、不均一系触媒作
用、溶解、熱交換、透析蒸発、ガス分離、液膜を使用す
る分離などのような各種の反応工程に逆作用するに違い
ない。このような反応工程は、移動表面において起こる
。移動表面は、物質移動又は熱移動が起こる表面である
。このような移動表面は、膜層、濾過類、電極類、触媒
表面類、熱交換表面類などであって良い。
移動又は熱移動による濃度分極は、濾過、限外濾過、マ
イクロ濾過、逆浸透、電気透析、電解、不均一系触媒作
用、溶解、熱交換、透析蒸発、ガス分離、液膜を使用す
る分離などのような各種の反応工程に逆作用するに違い
ない。このような反応工程は、移動表面において起こる
。移動表面は、物質移動又は熱移動が起こる表面である
。このような移動表面は、膜層、濾過類、電極類、触媒
表面類、熱交換表面類などであって良い。
このような反応工程は、物質移動又は熱移動が、大部分
の流体とこの流体の表面境界層の間で、従って境界層と
移動表面の間で起こるように、流体が導管を介して通さ
れる導管中にて達成される。
の流体とこの流体の表面境界層の間で、従って境界層と
移動表面の間で起こるように、流体が導管を介して通さ
れる導管中にて達成される。
流体流れの方向における濃度勾配又は温度勾配を、削減
出来るところの流体流れの方向における過度の混合無し
に、濃度分極を減少する為に、申し分ない混合、即ち物
質移動又は熱移動を移動表面に対して垂直にすることが
、普通望ましいことである。更に、申し分ない物質移動
は、例えば、限外濾過工程における詰まりを減少するの
に役立ち得る。
出来るところの流体流れの方向における過度の混合無し
に、濃度分極を減少する為に、申し分ない混合、即ち物
質移動又は熱移動を移動表面に対して垂直にすることが
、普通望ましいことである。更に、申し分ない物質移動
は、例えば、限外濾過工程における詰まりを減少するの
に役立ち得る。
この垂直混合を引き起こす一つの方法は、移動表面に渡
って高い流体流速を使用して流体中における乱流を作り
出すことである。このことは、表面の単位長さ当たりの
流体と表面の間の正味移動が低いので、流体は循環され
ねばならないと言う不利がある。この垂直混合を引き起
こす他の方法があり、例えば、欧州特許出願第ＥＰ ０
０７９０４０号は、液体流れが脈動にされて混合を引き
起こす濾過方法に関するものである。英国特許出願第Ｇ
Ｂ２１８８５６３Ａ号は、流れ撹乱手段として役立つ突
起部（例えばスタッド及び／又はリブ）を有する膜層に
関するものである。英国特許出願第０８２１６８９０７
号は、流体流れが脈動とされ、かつ更に移動表面が、そ
の中に溝又は畦を機械的に作ることにより渦混合を生成
するのに適合される膜濾過方法に関するものである。
って高い流体流速を使用して流体中における乱流を作り
出すことである。このことは、表面の単位長さ当たりの
流体と表面の間の正味移動が低いので、流体は循環され
ねばならないと言う不利がある。この垂直混合を引き起
こす他の方法があり、例えば、欧州特許出願第ＥＰ ０
０７９０４０号は、液体流れが脈動にされて混合を引き
起こす濾過方法に関するものである。英国特許出願第Ｇ
Ｂ２１８８５６３Ａ号は、流れ撹乱手段として役立つ突
起部（例えばスタッド及び／又はリブ）を有する膜層に
関するものである。英国特許出願第０８２１６８９０７
号は、流体流れが脈動とされ、かつ更に移動表面が、そ
の中に溝又は畦を機械的に作ることにより渦混合を生成
するのに適合される膜濾過方法に関するものである。
（発明が解決しようとする課題）
若し移動表面がシリンダ形態、例えば中空繊維膜又は熱
交換チューブであるならば、このような表面を邪魔板、
溝などで製造することは困難であるに違いない。更に使
用に際して、特に若し移動表面が狭いならば、シリンダ
に沿って流体を脈動とすることは困難であるに違いない
。
交換チューブであるならば、このような表面を邪魔板、
溝などで製造することは困難であるに違いない。更に使
用に際して、特に若し移動表面が狭いならば、シリンダ
に沿って流体を脈動とすることは困難であるに違いない
。
（課題を解決するための手段）
従って、本発明によると、大部分の流体とこの流体の表
面境界層の間の移動表面における物質移動と熱移動を達
成する装置において、この装置は、移動表面を備える導
管、この導管を介してかつ移動表面を越えて脈動流体を
通す手段、流体流れの方向を横切る導管内のシリンダ配
列、及び少なくともこのシリンダ配列の表面の部分を含
む移動表面を備えることを特徴とする装置が提供される
。
面境界層の間の移動表面における物質移動と熱移動を達
成する装置において、この装置は、移動表面を備える導
管、この導管を介してかつ移動表面を越えて脈動流体を
通す手段、流体流れの方向を横切る導管内のシリンダ配
列、及び少なくともこのシリンダ配列の表面の部分を含
む移動表面を備えることを特徴とする装置が提供される
。
更に本発明によると、大部分の流体とこの流体の表面境
界層の間の移動表面における物質移動と熱移動を達成す
る方法において、この方法は、少なくとも流体流れの方
向を横切る導管内のシリンダ配列の表面部分を備える移
動表面を超えてかつ導管を介して流体を脈動流体状に通
すことを特徴とする方法が提供される。
界層の間の移動表面における物質移動と熱移動を達成す
る方法において、この方法は、少なくとも流体流れの方
向を横切る導管内のシリンダ配列の表面部分を備える移
動表面を超えてかつ導管を介して流体を脈動流体状に通
すことを特徴とする方法が提供される。
好適には、流体流れ及びシリンダ位置は、シリンダが流
体中に渦混合を引き起こすように調節される。
体中に渦混合を引き起こすように調節される。
導管は、どの適切な横断面を有しても良い。
断面は円形、正方形又は三角形を有しても良い。導管は
、環状導管であって、環状の中心から外側へ又は環状の
外側から中心への流体流れを備え、かつシリンダは環状
交軸に沿って流体流れの方向へ位置して良い。
、環状導管であって、環状の中心から外側へ又は環状の
外側から中心への流体流れを備え、かつシリンダは環状
交軸に沿って流体流れの方向へ位置して良い。
移動表面は、シリンダ全部又は一部であって良い。移動
表面は、濾過、膜（例えば中空繊維膜）、電極、触媒、
熱交換機などからなって良い。
表面は、濾過、膜（例えば中空繊維膜）、電極、触媒、
熱交換機などからなって良い。
シリンダは、円形、楕円又は類似横断面を有して良い。
シリンダは、正方形、三角形又は鋭角部を備える他の横
断面であって良い。
断面であって良い。
配列は、少なくとも２つのシリンダを備える。
シリンダは、不規則パターンに、しかし好適には規則、
繰り返しパターンに配置されるのが良い。シリンダは、
正方形、三角形、又は長方形ピッチに配列されて良いが
、しかし好適にはシリンダは、正方形又は三角形ピッチ
に配列される。好適には、シリンダは、シリンダ横断直
径の少なくとも１．５倍の小心距離の間隔を置がれる。
繰り返しパターンに配置されるのが良い。シリンダは、
正方形、三角形、又は長方形ピッチに配列されて良いが
、しかし好適にはシリンダは、正方形又は三角形ピッチ
に配列される。好適には、シリンダは、シリンダ横断直
径の少なくとも１．５倍の小心距離の間隔を置がれる。
好適には、シリンダは、シリンダの横断直径の４倍以下
の小心距離の間隔を置かれる。最も好適には、シリンダ
は、シリンダ横断直径の約２倍の小心距離の間隔を置か
れる。非円形横断面のシリンダに対して、シリンダ横断
直径は、シリンダの断面積に対して等積の断面積の円形
の直径である等積円形面積直径として計られる。シリン
ダは、流体流れに垂直であるのが良い。シリンダは、流
体流れに対して直径及び平行の両方の成分を有して、流
体流れに対して斜めであるのが良い。シリンダの総ては
、互いに平行であるのが良く、又はシリンダ総ては必ず
しも互いに平行でなくても良い。シリンダは、平行シリ
ンダ列で配列されるのが良く、この列は、隣接列のシリ
ンダが互いに直角であるように位置する。
の小心距離の間隔を置かれる。最も好適には、シリンダ
は、シリンダ横断直径の約２倍の小心距離の間隔を置か
れる。非円形横断面のシリンダに対して、シリンダ横断
直径は、シリンダの断面積に対して等積の断面積の円形
の直径である等積円形面積直径として計られる。シリン
ダは、流体流れに垂直であるのが良い。シリンダは、流
体流れに対して直径及び平行の両方の成分を有して、流
体流れに対して斜めであるのが良い。シリンダの総ては
、互いに平行であるのが良く、又はシリンダ総ては必ず
しも互いに平行でなくても良い。シリンダは、平行シリ
ンダ列で配列されるのが良く、この列は、隣接列のシリ
ンダが互いに直角であるように位置する。
脈動流れは、一定方向に脈動される、即ち流体流れの全
体的方向における流体速度が前以て決められた最大値及
び前以て決められた最小値の間で周期的に変化するのが
良い。好適には、脈動流れは、流体流れ逆転が起こる、
即ち流体流れの全体的方向において流体速度が、連続的
方法で高まり及び低下し、かつマイナス値を経る、例え
ば、正弦曲線的で、一方において導管を介して零を超え
るか又は等しい平均流れを尚保持している。脈動流れは
、正弦曲線的であるのが良いが、しかし他の形も使用し
て良い。
体的方向における流体速度が前以て決められた最大値及
び前以て決められた最小値の間で周期的に変化するのが
良い。好適には、脈動流れは、流体流れ逆転が起こる、
即ち流体流れの全体的方向において流体速度が、連続的
方法で高まり及び低下し、かつマイナス値を経る、例え
ば、正弦曲線的で、一方において導管を介して零を超え
るか又は等しい平均流れを尚保持している。脈動流れは
、正弦曲線的であるのが良いが、しかし他の形も使用し
て良い。
好適には、振動レイノルズ数、０ｓＲｅは、平均流れレ
イノルズ数、Ｒｅを超え、最も好適には、平均レイノル
ズ数が物質／熱移動又は滞留時間のいずれかにも少しも
作用しないであろうように、少なくとも３〜４倍大きな
ものである。従って、正味の流れは、物質／熱移動に著
しく作用しない所要滞留時間を付与するよう選択される
のが良い。
イノルズ数、Ｒｅを超え、最も好適には、平均レイノル
ズ数が物質／熱移動又は滞留時間のいずれかにも少しも
作用しないであろうように、少なくとも３〜４倍大きな
ものである。従って、正味の流れは、物質／熱移動に著
しく作用しない所要滞留時間を付与するよう選択される
のが良い。
脈動流れは、導管を介して流体を連続的にポンプ汲み上
げることにより、例えば遠心ポンプ又はギヤポンプによ
り付与されて良く、かつ適切なポンプ、弁又は他の機構
装置を使用することにより一定方向の脈動又は往復運動
振動を重ね付与する。
げることにより、例えば遠心ポンプ又はギヤポンプによ
り付与されて良く、かつ適切なポンプ、弁又は他の機構
装置を使用することにより一定方向の脈動又は往復運動
振動を重ね付与する。
この脈動と振動の振幅と度数は、好適には、流体流れ逆
転が起こるように選択される。
転が起こるように選択される。
本発明の装置と方法は、限外濾過、ミクロ濾過、又は逆
浸透のような膜濾過に使用されて良く、この場合、流体
は懸濁粒子、コロイド物質、又は溶質を伴う液体から成
り、かつ移動表面は適切な大きさの孔を有する膜から成
ることにより液体の少なくとも一部が膜を通過しかつ膜
の他の側で収集され、一方粒子物質、コロイド物質又は
溶質は導管内に留まらされる。同様に、本発明は、固体
／ガス又は液体／ガス流体の濾過に使用されて良い。
浸透のような膜濾過に使用されて良く、この場合、流体
は懸濁粒子、コロイド物質、又は溶質を伴う液体から成
り、かつ移動表面は適切な大きさの孔を有する膜から成
ることにより液体の少なくとも一部が膜を通過しかつ膜
の他の側で収集され、一方粒子物質、コロイド物質又は
溶質は導管内に留まらされる。同様に、本発明は、固体
／ガス又は液体／ガス流体の濾過に使用されて良い。
本発明の装置と方法は、少なくとも２つの液体から成る
流体が、導管を介して脈動流れをなして通過され、かつ
ガス又は液体が通過し、又は減圧が適用される膜の他の
側へ通過する少なくとも一つの液体に対して、選択的に
透過性である膜から成る透析蒸発に使用されて良い。
流体が、導管を介して脈動流れをなして通過され、かつ
ガス又は液体が通過し、又は減圧が適用される膜の他の
側へ通過する少なくとも一つの液体に対して、選択的に
透過性である膜から成る透析蒸発に使用されて良い。
本発明の装置と方法は、透析、逆透析、電解電着、溶解
、電解透析、不均一反応、不均一触媒反応などに使用さ
れて良い。
、電解透析、不均一反応、不均一触媒反応などに使用さ
れて良い。
本発明の装置と方法は、一つの流体が導管の内部にあり
、他の流体がシリンダ配列の内部にあり、かつ移動膜と
熱的接触される２つの流体の間の熱交換に使用されて良
い。この実施態様において、移動膜は、申し分ない熱交
換特性を有するが、しかし物質移動を許さないものでな
ければならない。
、他の流体がシリンダ配列の内部にあり、かつ移動膜と
熱的接触される２つの流体の間の熱交換に使用されて良
い。この実施態様において、移動膜は、申し分ない熱交
換特性を有するが、しかし物質移動を許さないものでな
ければならない。
本発明の装置と方法は、熱移動と物質移動の両方に使用
されて良い。この実施態様において、例えば、シリンダ
配列の幾つかは、物質移動、例えば透析蒸発に使用され
て良（、シリンダ配列の幾つかは熱移動、例えば流体の
温度制御に使用されて良い。
されて良い。この実施態様において、例えば、シリンダ
配列の幾つかは、物質移動、例えば透析蒸発に使用され
て良（、シリンダ配列の幾つかは熱移動、例えば流体の
温度制御に使用されて良い。
本発明の装置と方法は、液体流体膜を使用するガス又は
液体分離に使用されて良いことを意図している。この実
施態様において、導管中の流体は選択的液体膜でありか
つ導管を脈動流れで通過される。導管に沿う正味平均流
れは、零である。分離されるべきガス又は液体、しかし
好適にはガスは、幾つかの横断シリンダに供給され、か
つ分離されたガス（又は液体）は、他の横断シリンダ中
に集められ、シリンダはガス（又は液体）透過性膜で作
られている。
液体分離に使用されて良いことを意図している。この実
施態様において、導管中の流体は選択的液体膜でありか
つ導管を脈動流れで通過される。導管に沿う正味平均流
れは、零である。分離されるべきガス又は液体、しかし
好適にはガスは、幾つかの横断シリンダに供給され、か
つ分離されたガス（又は液体）は、他の横断シリンダ中
に集められ、シリンダはガス（又は液体）透過性膜で作
られている。
本発明の装置と方法は、バノチェ程又は連続工程にて使
用されて良い。
用されて良い。
本発明は、鋭い滞留時間分布を表して良いと信じられる
。
。
（実施例）
本発明を実施例のみによりかつ添付図面を参照して記載
する。
する。
導管中のシリンダの表面における物質移動に対する渦混
合の効果を示す為に、電気化学的限界電流を測定する技
術を使用した。この方法において、限界電流条件下に電
極への電流流れは、物質移動に比例する。この明細書中
に含まれる実施例の方法に使用した反応は、陰極におけ
る赤血塩中のフェリシアン化物イオンのフェロシアン化
物への還元であった。
合の効果を示す為に、電気化学的限界電流を測定する技
術を使用した。この方法において、限界電流条件下に電
極への電流流れは、物質移動に比例する。この明細書中
に含まれる実施例の方法に使用した反応は、陰極におけ
る赤血塩中のフェリシアン化物イオンのフェロシアン化
物への還元であった。
Ｆｅ（ＣＮ）ｓ３− ＋ ｅ−＝Ｆｅ（ＣＮ）ｓ’−電
解液は、０．００５モルの赤血塩、０．０１５モルの黄
血塩及び０．５モルの水酸化カリウムとして蒸留水中に
調製した。
解液は、０．００５モルの赤血塩、０．０１５モルの黄
血塩及び０．５モルの水酸化カリウムとして蒸留水中に
調製した。
本実験に使用した装置を第１図に示す。
第１図において、導管（１）は、シリンダ配列（２）を
備えた。導管（１）は、２３．６ａｍ幅と１６ｍａ＋高
さの長方形横断面を有した。円形横断面と２．６ｍｍ直
径と１６ａｍ長さのニッケルシリンダ（５）は、シリン
ダの少なくとも５つの列の配列中において、流体流れの
方向に垂直な導管を横切って位置された。配列の中心に
おけるシリンダの一つ（４）を、陰極として電気回路（
２０，２１）に結合した。
備えた。導管（１）は、２３．６ａｍ幅と１６ｍａ＋高
さの長方形横断面を有した。円形横断面と２．６ｍｍ直
径と１６ａｍ長さのニッケルシリンダ（５）は、シリン
ダの少なくとも５つの列の配列中において、流体流れの
方向に垂直な導管を横切って位置された。配列の中心に
おけるシリンダの一つ（４）を、陰極として電気回路（
２０，２１）に結合した。
二、ケル陽極（３）を陰極（４）の上流及び下流に備え
る。流体（７）が、遠心ポンプ（９）により導管（１）
を介して一定速度でヘッダータンク（８）から、ポンプ
汲み出し可能にされた。二重ピストンポンプ（１０）が
、導管（１）を介して流体流れに振動を重ね付与するの
に使用されることが出来た。回転ボール弁（１１）が、
一定方向の脈動流体流れを任意的に付与する為に備えら
れた。流体の圧力が、圧力計（１５）により測定されか
つ、流速が電磁流速計（１６）と回転計（１７）とによ
り測定された。流体の温度を温度プローブ（１４）によ
り測定された。可変電圧供給機（２０）により電極（３
，４）に電圧を付与し、かつ電流が零点抵抗電流計（２
１）により測定された。
る。流体（７）が、遠心ポンプ（９）により導管（１）
を介して一定速度でヘッダータンク（８）から、ポンプ
汲み出し可能にされた。二重ピストンポンプ（１０）が
、導管（１）を介して流体流れに振動を重ね付与するの
に使用されることが出来た。回転ボール弁（１１）が、
一定方向の脈動流体流れを任意的に付与する為に備えら
れた。流体の圧力が、圧力計（１５）により測定されか
つ、流速が電磁流速計（１６）と回転計（１７）とによ
り測定された。流体の温度を温度プローブ（１４）によ
り測定された。可変電圧供給機（２０）により電極（３
，４）に電圧を付与し、かつ電流が零点抵抗電流計（２
１）により測定された。
第２ａ、 ２ｂ、及び２ｃ図は、使用された３つの型の
シリンダ配列を示している。第２ａ、 ２ｂ、及び２０
図において、導管（１）の縦断面が、導管を横断して延
在するシリンダ（５）と共に示されている。シリンダは
、直径２．４ｍｍである。第２ａ図において、シリンダ
は、正方形ピッチパターンで示され、シリンダの間隔（
ａ）はシリンダ列間の距Ｍ（ｐ）と等しい。４．８ａｍ
と３．６ｍｍ（心心）の等しいシリンダ間隔（ａ）と列
距離（ｐ）が使用された。
シリンダ配列を示している。第２ａ、 ２ｂ、及び２０
図において、導管（１）の縦断面が、導管を横断して延
在するシリンダ（５）と共に示されている。シリンダは
、直径２．４ｍｍである。第２ａ図において、シリンダ
は、正方形ピッチパターンで示され、シリンダの間隔（
ａ）はシリンダ列間の距Ｍ（ｐ）と等しい。４．８ａｍ
と３．６ｍｍ（心心）の等しいシリンダ間隔（ａ）と列
距離（ｐ）が使用された。
第２ｂにおいて、シリンダは千鳥列により形成される三
角形ピッチであり、４．８１と３．６ｍｍ（心心）の等
しいシリンダ間隔（ａ）と列間隔（ｐ）が使用された。
角形ピッチであり、４．８１と３．６ｍｍ（心心）の等
しいシリンダ間隔（ａ）と列間隔（ｐ）が使用された。
第２ｃ図において、シリンダは長方形ピッチパターンで
示されており、シリンダ間隔（ａ）は、各列において４
．８ａｓ（心心）であり、列間隔は３．６１１１１１（
心心）である。
示されており、シリンダ間隔（ａ）は、各列において４
．８ａｓ（心心）であり、列間隔は３．６１１１１１（
心心）である。
使用に際して、赤血塩と黄血塩及び水酸化カリウムの溶
液（７）が、異なる流速で異なるシリンダ配置でかつ脈
動／振動の異なる周期と強度で導管（１）を介してポン
プ汲出しされた。
液（７）が、異なる流速で異なるシリンダ配置でかつ脈
動／振動の異なる周期と強度で導管（１）を介してポン
プ汲出しされた。
溶ｆｉ（７）の流体性質は、実験室用蒸留水における０
、５モル水酸化カリウムの流体性質と本質的に同じであ
った。安定した操作温度（４０℃±ｌ’Ｃ）を保持する
為に、装置は実験中連続的に操作された。
、５モル水酸化カリウムの流体性質と本質的に同じであ
った。安定した操作温度（４０℃±ｌ’Ｃ）を保持する
為に、装置は実験中連続的に操作された。
里ｊ−先慧
物質移動指数は第１図に示される装置を使用して、しか
しシリンダ無しで、６ＩＩ１１高さの導管中の定常流体
流れに対して測定され、その結果を第４図に示す。４．
８■心心のシリンダ間隔（ａ）と列間隔（ｐ）を有する
第２ｂのような三角形ピッチを備えるシリンダ配列中の
シリンダ表面における物質移動指数を、第１図に示す装
置を使用して、しかし定常流れで測定し、その結果を第
５図に示す。
しシリンダ無しで、６ＩＩ１１高さの導管中の定常流体
流れに対して測定され、その結果を第４図に示す。４．
８■心心のシリンダ間隔（ａ）と列間隔（ｐ）を有する
第２ｂのような三角形ピッチを備えるシリンダ配列中の
シリンダ表面における物質移動指数を、第１図に示す装
置を使用して、しかし定常流れで測定し、その結果を第
５図に示す。
工Ｒ’ ｔ：、１６夫Ｍ
直径２．４■のシリンダと４．８１心心のシリンダ間隔
（ａ）と列間隔（ｐ）を有する第２ｂ図のような三角形
ピッチのシリンダ配列におけるシリンダの物質移動指数
は、導管を介して０．２５Ｎ／分の正味流れで脈動流体
流れを第１図に示す装置を使用して測定した。結果を、
異なる周期に対して、かつ二重ピストンポンプに対する
５■と１４ｍｍのストローク長さに対して第６図に示す
。
（ａ）と列間隔（ｐ）を有する第２ｂ図のような三角形
ピッチのシリンダ配列におけるシリンダの物質移動指数
は、導管を介して０．２５Ｎ／分の正味流れで脈動流体
流れを第１図に示す装置を使用して測定した。結果を、
異なる周期に対して、かつ二重ピストンポンプに対する
５■と１４ｍｍのストローク長さに対して第６図に示す
。
最高周期（６〜８Ｈｚ）において、正味平均流れ０、２
５ＱＩ分の脈動流れは、シリンダ配列を介して約４Ｑ１
分の定常流れ、又はシリンダ無しの直線導管中１０ｆｆ
／分の定常流れに等しい物質移動指数を有した。第２ｂ
図と第２ａ図のような２．４ｍｍのシリンダ直径と４．
８ａｓ（心心）のシリンダ間隔（ａ）と列間隔を有する
三角形ピッチ配列と正方形ビ。
５ＱＩ分の脈動流れは、シリンダ配列を介して約４Ｑ１
分の定常流れ、又はシリンダ無しの直線導管中１０ｆｆ
／分の定常流れに等しい物質移動指数を有した。第２ｂ
図と第２ａ図のような２．４ｍｍのシリンダ直径と４．
８ａｓ（心心）のシリンダ間隔（ａ）と列間隔を有する
三角形ピッチ配列と正方形ビ。
チ配列に対する結果を、第７図と第８図の３次元グラフ
形態で示す。物質移動は、トムソン数（これは、直線脈
動強度／シリンダ直径）と脈動レイノルズ数（ＰｕＲｅ
）に対してプロットされており、レイノルズ数は、 粘度 として定義される。平均レイノルズ数Ｒｅは粘度 として定義され、シコミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）数Ｓｃ
は、運動粘度／拡散係数として定義され、振動レイノル
ズ数０ｓＲｅはトムソン数Ｘ ＰｕＲｅとして定義され
る。結果は、正方形ピッチシリンダ配列が三角形ピッチ
配列よりも良い物質移動を付与することを示している。
形態で示す。物質移動は、トムソン数（これは、直線脈
動強度／シリンダ直径）と脈動レイノルズ数（ＰｕＲｅ
）に対してプロットされており、レイノルズ数は、 粘度 として定義される。平均レイノルズ数Ｒｅは粘度 として定義され、シコミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）数Ｓｃ
は、運動粘度／拡散係数として定義され、振動レイノル
ズ数０ｓＲｅはトムソン数Ｘ ＰｕＲｅとして定義され
る。結果は、正方形ピッチシリンダ配列が三角形ピッチ
配列よりも良い物質移動を付与することを示している。
第７〜１１図中の零逆流軌跡（５０）は、振動レイノル
ズ数０ｓＲｅが平均流れレイノルズ数に等しい所であり
、かつ結果は０ｓＲｅがＲｅより大きくなる程、増加す
る物質移動を示している。
ズ数０ｓＲｅが平均流れレイノルズ数に等しい所であり
、かつ結果は０ｓＲｅがＲｅより大きくなる程、増加す
る物質移動を示している。
シリンダ直径２．４ｍｍと３．６ｍｍ（心心）のシリン
ダ間隔（ａ）と列間隔（ｐ）を有する三角形ピッチ配列
と正方形ピッチ配列を使用して、追加実験が実施された
。
ダ間隔（ａ）と列間隔（ｐ）を有する三角形ピッチ配列
と正方形ピッチ配列を使用して、追加実験が実施された
。
結果は、第９図と第１Ｏ図の夫々に３次元グラフで示さ
れる。これらの結果は、シリンダ直径の２倍のシリンダ
間隔がシリンダ直径の１．５倍のシリンダ間隔よりも好
ましいことが示される。
れる。これらの結果は、シリンダ直径の２倍のシリンダ
間隔がシリンダ直径の１．５倍のシリンダ間隔よりも好
ましいことが示される。
シリンダ直径２．４１１１ｍと３．６ｉｍの列間隔（ｐ
）と４．８ｍｒａのシリンダ間隔（ａ）を有する第２ｃ
図の長方形ピッチシリンダ配列の結果が、第１１図のよ
うな３次元グラフ形態で示される。これらの結果は、正
方形又は三角形ピッチ配列が、長方形ピッチ配列よりも
好ましいことが示される。
）と４．８ｍｒａのシリンダ間隔（ａ）を有する第２ｃ
図の長方形ピッチシリンダ配列の結果が、第１１図のよ
うな３次元グラフ形態で示される。これらの結果は、正
方形又は三角形ピッチ配列が、長方形ピッチ配列よりも
好ましいことが示される。
第１４図に略側面断面図に示すように、列が、隣接列に
おけるでシリンダが互いに直角であるように配置した、
２４ＩＩ１ｍ直径の円形導管中の配列における流体流れ
の方向に対して垂直なシリンダ（５）の列を使用して、
追加実験を実施した。
おけるでシリンダが互いに直角であるように配置した、
２４ＩＩ１ｍ直径の円形導管中の配列における流体流れ
の方向に対して垂直なシリンダ（５）の列を使用して、
追加実験を実施した。
１、２５ｍｍのシリンダ直径を使用した。シリンダは、
２．５ｍｍ（心心）に互いに離間され、列は２．５ｍｍ
（心心）に離間された。第１図と同じ装置が、総てのシ
リンダを電極として回路に結合した以外は使用された。
２．５ｍｍ（心心）に互いに離間され、列は２．５ｍｍ
（心心）に離間された。第１図と同じ装置が、総てのシ
リンダを電極として回路に結合した以外は使用された。
各１０個のシリンダの６列が、配列中に使用された。正
味流速は０．２５１２／分（Ｒｅは約１５）であった。
味流速は０．２５１２／分（Ｒｅは約１５）であった。
二重ピストンポンプのストローク長さ５ｍｍと１４１を
使用して、各々１．２５と３．５１のトムソン値を得た
。流体のシュミット数は約１５００であった。結果を第
１２図に示す。総てのシリンダが互いに平行に配置した
シリンダ列で比較実施を実施した。これらの実験の結果
を第１３図に示す。
使用して、各々１．２５と３．５１のトムソン値を得た
。流体のシュミット数は約１５００であった。結果を第
１２図に示す。総てのシリンダが互いに平行に配置した
シリンダ列で比較実施を実施した。これらの実験の結果
を第１３図に示す。
第１５図と第１６図は、シリンダ配列と共に導管（１）
中の脈動流体中に観察され、かっマールメイド＾Ａ（Ｍ
ｅａｒｌｍａｉｄ）（商品名）と称せられる屈折性小板
状の天然真珠エツセンスの分散を有する２５℃の希釈塩
化ナトリウム水溶液で第１図に示した装置を使用して写
真をとった流路を略図的に示している。
中の脈動流体中に観察され、かっマールメイド＾Ａ（Ｍ
ｅａｒｌｍａｉｄ）（商品名）と称せられる屈折性小板
状の天然真珠エツセンスの分散を有する２５℃の希釈塩
化ナトリウム水溶液で第１図に示した装置を使用して写
真をとった流路を略図的に示している。
第１５図において、流れ視覚化は、 正方形ピッデシリ
ンダ配列による流れ脈動の５つの連続段階を略図的に示
している。流れ方向と強度は、観察した流れパターン側
に沿ってグラフ形態で示している。どの理論にも束縛さ
れたくないが、流れパターンは、シリンダ（８２）によ
る流体（８１）中に初めて作り出された渦巻き（８０）
を示している。渦巻きは、拡大され、移動され、次いで
脈動流れの作用により破壊され、それによって、流体を
混合し、かつ流体（８１）の大部分（一般的に８３とし
て示しである）とシリンダ移動表面（８５）における流
体の表面境界層（８４）との間の熱移動又は物質移動に
作用する。
ンダ配列による流れ脈動の５つの連続段階を略図的に示
している。流れ方向と強度は、観察した流れパターン側
に沿ってグラフ形態で示している。どの理論にも束縛さ
れたくないが、流れパターンは、シリンダ（８２）によ
る流体（８１）中に初めて作り出された渦巻き（８０）
を示している。渦巻きは、拡大され、移動され、次いで
脈動流れの作用により破壊され、それによって、流体を
混合し、かつ流体（８１）の大部分（一般的に８３とし
て示しである）とシリンダ移動表面（８５）における流
体の表面境界層（８４）との間の熱移動又は物質移動に
作用する。
第１６図は、シリンダの三角形ピッチ配列が使用された
以外は、第１５図における視覚化と同じ流れ視覚化を示
している。
以外は、第１５図における視覚化と同じ流れ視覚化を示
している。
どの理論にも束縛されることを望まないが、この視覚化
流れは、逆流（零流れ）において、初めて作り出された
渦巻きは流体の大部分の中で拡大し、それにより、流体
を混合し、かつ流体の大部分とシリンダ移動表面におけ
る流体の表面境界層との間の熱移動又は物質移動に作用
する。
流れは、逆流（零流れ）において、初めて作り出された
渦巻きは流体の大部分の中で拡大し、それにより、流体
を混合し、かつ流体の大部分とシリンダ移動表面におけ
る流体の表面境界層との間の熱移動又は物質移動に作用
する。
第３図は、第２図と異なる導管（３０）を示しており、
これは濾過に使用され得るであろうような正方形横断面
を有する中空シリンダ（３１）の配列を備え、シリンダ
は半透膜又は濾過材料で形成される。使用に際して、流
体（３２）は導管に沿って脈動流れで通され、かつ癌液
（３３）は中空シリンダ中に集められる。
これは濾過に使用され得るであろうような正方形横断面
を有する中空シリンダ（３１）の配列を備え、シリンダ
は半透膜又は濾過材料で形成される。使用に際して、流
体（３２）は導管に沿って脈動流れで通され、かつ癌液
（３３）は中空シリンダ中に集められる。
第１図は、シリンダ配列の効果、脈動流れ及び物質移動
指数に対する正味流れを測定するのに使用される装置を
略図形態で表す説明図、第２図は、導管中の３つの型の
シリンダ配列を縦断面で示す説明図、第３図は、濾過に
使用出来るような正方形横断面を有するシリンダ配列を
備える導管を示す説明図、第４図は、定常流体流れのシ
リンダ無しに直線導管中で測定された物質移動指数を示
すグラフ、第５図は、定常流体流れのシリンダ配列を備
える導管中で測定されたシリンダの表面における物質移
動指数のグラフ、第６図は、脈動流体流れのシリンダ配
列を備える導管中で測定された物質移動指数のグラフ、
第７〜１１図は、脈動流体流れのシリンダの正方形ピッ
チ配列、三角形ピ・ノチ配列及び長方形ピッチ配列を備
える導管中で測定されたシリンダの表面における物質移
動指数のグラフ、第１２図と第１３図は、交互列が夫々
直角及び平行な正方形ピッチシリンダ配列に対する物質
移動指数のグラフ、第１４図は、直角の交互列を備える
シリンダ配列の略側面断面、第１５図と第１６図は、本
発明による装置と方法において観察された流体流路の説
明図である。 １・・導管 ３ ニッケル陽極 ５ ・ニッケルシリンダ ８ ・ヘッダータンク ＩＯ・ 二重ピストンポンプ １４ 温度プローブ １６ ・電磁流速計 ２０・ 可変電圧供給機 ａ、 ｐ・・・間隔 ３１・・・中空シリンダ ３３・・・濾液 ８１、８３・・・流体 ８４・・・表面境界層 ２・・・シリンダ配列 ４・・・陰極 ７・・流体（溶液） ９・・遠心ポンプ １１・・回転ボール弁 １５・・・圧力計 １７・回転計 ２１・零点抵抗電流計 ３０・導管 ３２・流体 ８０・・渦巻き ８２・シリンダ ８５・シリンダ移動表面 ｏｏｏｏｏｏ。 ＦＩ６．３ Ｆｌ６４ 流れ（ｅ／５ｉｎ） Ｆｌ（ｉ６ 脈動流れのシリンダ８＋１の物質移動 平均流速０．２５ｉ２／ｓｉｎ （シリンダ゛Ｒｅ；３
８）周期Ｈｚ ４１４１ストローク ｘ５＃肉 第２ｂ図のシリンダ１１１ ｐ＝ａ＝４．８＋＋４ ７リング直径＝２．４＊ｓＨ６
，５ 定常流れのシリンダの物質移動 流れ（（！／ｗｉｎ） 第２は閾のシリンダ酊り ｐ：ａ：４．８鳩 シリンダ直径＝２．４關物質移動指
数 ＼ 物質移動指数 ＱＯ 物質移動指数 （關／ｓ） Ｆ／（ｉ １５ シリンダＩＤＩＩ中の脈動流れ領域 （正方形ピッチ）
指数に対する正味流れを測定するのに使用される装置を
略図形態で表す説明図、第２図は、導管中の３つの型の
シリンダ配列を縦断面で示す説明図、第３図は、濾過に
使用出来るような正方形横断面を有するシリンダ配列を
備える導管を示す説明図、第４図は、定常流体流れのシ
リンダ無しに直線導管中で測定された物質移動指数を示
すグラフ、第５図は、定常流体流れのシリンダ配列を備
える導管中で測定されたシリンダの表面における物質移
動指数のグラフ、第６図は、脈動流体流れのシリンダ配
列を備える導管中で測定された物質移動指数のグラフ、
第７〜１１図は、脈動流体流れのシリンダの正方形ピッ
チ配列、三角形ピ・ノチ配列及び長方形ピッチ配列を備
える導管中で測定されたシリンダの表面における物質移
動指数のグラフ、第１２図と第１３図は、交互列が夫々
直角及び平行な正方形ピッチシリンダ配列に対する物質
移動指数のグラフ、第１４図は、直角の交互列を備える
シリンダ配列の略側面断面、第１５図と第１６図は、本
発明による装置と方法において観察された流体流路の説
明図である。 １・・導管 ３ ニッケル陽極 ５ ・ニッケルシリンダ ８ ・ヘッダータンク ＩＯ・ 二重ピストンポンプ １４ 温度プローブ １６ ・電磁流速計 ２０・ 可変電圧供給機 ａ、 ｐ・・・間隔 ３１・・・中空シリンダ ３３・・・濾液 ８１、８３・・・流体 ８４・・・表面境界層 ２・・・シリンダ配列 ４・・・陰極 ７・・流体（溶液） ９・・遠心ポンプ １１・・回転ボール弁 １５・・・圧力計 １７・回転計 ２１・零点抵抗電流計 ３０・導管 ３２・流体 ８０・・渦巻き ８２・シリンダ ８５・シリンダ移動表面 ｏｏｏｏｏｏ。 ＦＩ６．３ Ｆｌ６４ 流れ（ｅ／５ｉｎ） Ｆｌ（ｉ６ 脈動流れのシリンダ８＋１の物質移動 平均流速０．２５ｉ２／ｓｉｎ （シリンダ゛Ｒｅ；３
８）周期Ｈｚ ４１４１ストローク ｘ５＃肉 第２ｂ図のシリンダ１１１ ｐ＝ａ＝４．８＋＋４ ７リング直径＝２．４＊ｓＨ６
，５ 定常流れのシリンダの物質移動 流れ（（！／ｗｉｎ） 第２は閾のシリンダ酊り ｐ：ａ：４．８鳩 シリンダ直径＝２．４關物質移動指
数 ＼ 物質移動指数 ＱＯ 物質移動指数 （關／ｓ） Ｆ／（ｉ １５ シリンダＩＤＩＩ中の脈動流れ領域 （正方形ピッチ）
Claims (16)
- （１）大部分の流体とこの流体の表面境界層の間の移動
表面における物質移動と熱移動を達成する装置において
、この装置は、移動表面を備える導管、この導管を介し
てかつ移動表面を越えて脈動流体を通す手段、流体流れ
の方向を横切る導管内のシリンダ配列、及び少なくとも
このシリンダ配列の表面の部分を含む移動表面を備える
ことを特徴とする装置。 - （２）シリンダが正方形配列又は三角ピッチ配列である
請求項１記載の装置。 - （３）シリンダ心心間の距離が、シリンダ直径の１．５
倍を超えかつシリンダ直径の４倍以下である請求項２記
載の装置。 - （４）シリンダ心心間の距離がシリンダの２倍である請
求項３記載の装置。 - （５）シリンダが円形横断面を有する請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の装置。 - （６）シリンダが中空繊維膜から成る請求項５記載の装
置。 - （７）シリンダが鋭角を有する請求項１記載の装置。
- （８）シリンダが正方形横断面を有する請求項７記載の
装置。 - （９）シリンダが流体流れの方向に対して垂直である請
求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。 - （１０）シリンダが総て互いに平行である請求項１〜９
のいずれか１項に記載の装置。 - （１１）隣接列のシリンダが互いに直角であるように配
列される請求項９記載の装置。 - （１２）反転流体流れを伴って振動流れで流体を導管を
介して通す手段を備える請求項１〜１１のいずれか１項
に記載の装置。 - （１３）シリンダが熱移動表面を備える請求項１記載の
装置。 - （１４）少なくとも一つのシリンダが熱移動表面を備え
かつ少なくとも一つのシリンダが膜を備える請求項１記
載の装置。 - （１５）大部分の流体とこの流体の表面境界層の間の移
動表面における物質移動と熱移動を達成する方法におい
て、この方法は、少なくとも流体流れの方向を横切る導
管内のシリンダ配列の表面部分を備える移動表面を超え
てかつ導管を介して流体を脈動流体状に通すことを特徴
とする方法。 - （１６）流体流れ及びシリンダ配置は、シリンダが流体
中で渦混合を引き起こすよう調節される請求項１５記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8825957.7 | 1988-11-05 | ||
| GB888825957A GB8825957D0 (en) | 1988-11-05 | 1988-11-05 | Mixing system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02172525A true JPH02172525A (ja) | 1990-07-04 |
Family
ID=10646391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1286052A Pending JPH02172525A (ja) | 1988-11-05 | 1989-11-04 | 混合装置と混合方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0368513A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02172525A (ja) |
| AU (1) | AU624646B2 (ja) |
| CA (1) | CA2001291A1 (ja) |
| GB (1) | GB8825957D0 (ja) |
| NO (1) | NO894378L (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013249981A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Denso Corp | 熱輸送装置 |
| CN106323055A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-01-11 | 江苏科技大学 | 应用于船舶水余热回收系统的水锤冲击波脉动换热装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4021728A1 (de) * | 1990-07-07 | 1992-01-09 | Serva Feinbiochem Gmbh & Co | Vorrichtung fuer die praeparative elektrophorese |
| US5411650A (en) * | 1993-07-21 | 1995-05-02 | Eastman Kodak Company | Captive vortex high agitation device |
| DE4344423A1 (de) * | 1993-12-24 | 1995-06-29 | Foerster Martin Dipl Ing Fh | Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen eines Mediums |
| DE102018003848A1 (de) * | 2018-05-09 | 2019-11-14 | Hydac Technology Gmbh | Dämpfungsvorrichtung |
| EP4508261A1 (en) | 2022-04-14 | 2025-02-19 | Creaflow BV | Continuous flow reaction device for an electrochemical process |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR940853A (fr) * | 1947-02-28 | 1948-12-27 | Gaz De France | Perfectionnements apportés aux échangeurs de température |
| GB1482405A (en) * | 1973-05-29 | 1977-08-10 | Bentley Lab | Membrane transfer process and apparatus |
| GB2048114B (en) * | 1978-11-22 | 1983-02-09 | Bellhouse Brian John | Transfer membrane apparatus |
-
1988
- 1988-11-05 GB GB888825957A patent/GB8825957D0/en active Pending
-
1989
- 1989-10-24 CA CA 2001291 patent/CA2001291A1/en not_active Abandoned
- 1989-10-25 AU AU43728/89A patent/AU624646B2/en not_active Ceased
- 1989-10-26 EP EP19890311076 patent/EP0368513A3/en not_active Withdrawn
- 1989-11-03 NO NO89894378A patent/NO894378L/no unknown
- 1989-11-04 JP JP1286052A patent/JPH02172525A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013249981A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Denso Corp | 熱輸送装置 |
| CN106323055A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-01-11 | 江苏科技大学 | 应用于船舶水余热回收系统的水锤冲击波脉动换热装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8825957D0 (en) | 1988-12-14 |
| NO894378L (no) | 1990-05-07 |
| EP0368513A2 (en) | 1990-05-16 |
| EP0368513A3 (en) | 1991-02-06 |
| AU4372889A (en) | 1990-05-10 |
| CA2001291A1 (en) | 1990-05-05 |
| NO894378D0 (no) | 1989-11-03 |
| AU624646B2 (en) | 1992-06-18 |
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