攪拌機の2つの主要な分類は、流体を移動させる方向によって定義されます。軸流インペラと放射流インペラです。軸流インペラはミキサーの軸に平行に流体を移動させ、上下方向の流れを作り出しますが、放射流インペラは流体をタンク壁に向かって外側に移動させます。この流れのパターンの根本的な違いにより、特定の混合タスクに適したタイプが決まります。
軸流または放射流インペラの選択は、「どちらが優れているか」ではなく、特定のプロセス目標を達成するために必要な流れのパターン（バルク移動対高せん断分散）はどちらかということです。
攪拌機の流れのパターンの解読
インペラの分類は、ブレードの角度によって完全に決まります。このブレードの形状は、混合容器内に2つの異なる流体動力学パターンのいずれかを作成し、それぞれに異なる目的があります。
軸流：バルク移動
軸流インペラは、容器全体で最大の流体移動を達成するように設計されています。ブレードは回転平面に対して90度未満の角度で配置されており、ボートのプロペラのように機能します。
この設計により、タンクの中心を下向きに流体が押し出され（または引き上げられ）、その後、底を横切り、側壁を上って、完全な上下循環ループが作成されます。これにより、タンクの内容物のバルクターンオーバーを必要とするタスクに最適です。
一般的な用途には、粘度が類似した液体の混合、固体の懸濁（固体の懸濁）、および均一な熱伝達の促進が含まれます。
放射流：高せん断分散
放射流インペラは、高エネルギーの局所的な混合のために設計されています。ブレードは通常、ミキサー軸に平行であり、高速で流体を外側に振りかける回転ディスクのように機能します。
この作用により、インペラの近くに高せん断ゾーンが作成され、流体が水平方向に容器の壁に向かって指示されます。その後、流体は分割され、一部は壁を上って上部から中央に戻り、一部は壁を下って下部から戻り、2つの別々の混合ループが作成されます。
このパターンは、ガス分散（気泡の破砕）、混和しない液体の乳化、または固体の凝集解除などのタスクに優れています。
トレードオフの理解
適切なインペラを選択するには、ポンプ効率とせん断率のバランスを取る必要があります。各設計は、材料と望ましい結果に応じて、明確な利点と欠点を提供します。
電力対ポンプ効率
軸流インペラは非常に効率的なポンプです。比較的低い電力入力で大量の流量を生成するため、バッチ全体を動かし続ける必要がある単純な混合および固体の懸濁には経済的な選択肢となります。
逆に、放射流インペラは非効率的なポンプです。エネルギー入力のかなりの部分がバルクフローではなくせん断に変換されるため、同じレベルの全体的な流体ターンオーバーを達成するためにより多くの電力を消費します。
せん断率対混合時間
放射流インペラの主な利点は、強力なせん断を生成する能力です。これは、安定した油と水の乳化の作成など、微視的なレベルで物を分解する必要があるプロセスに不可欠です。
軸流インペラは非常に低いせん断を生成します。分散には効果がありませんが、混和性液体の場合、液体全体の体積を効率的に移動させるのに優れているため、混合時間が短縮されます。
アプリケーションに最適な選択
適切なインペラを選択するには、主なプロセス目標を明確に理解する必要があります。インペラの形状は、流体内で達成する必要のある物理的な作業と一致している必要があります。
- 類似した液体を混合したり、固体を懸濁させたりすることが主な目的の場合：軸流インペラは、効率的な上下方向のポンプアクションと低い消費電力のため、正しい選択です。
- 液体へのガスの分散や微細な乳化の作成が主な目的の場合：気泡や液滴を分解するために必要な高せん断エネルギーを提供するには、放射流インペラが必要です。
- 均一な熱伝達が主な目的の場合：軸流インペラは、バッチ全体の体積を循環させる能力が均一な温度分布を保証するため、ほぼ常に推奨されます。
最終的に、これら2つの基本的な流れのパターンを理解することで、特定の混合目的に最適なツールを選択できるようになります。
概要表：
| 分類 | 流れのパターン | 主な用途 | 主な特徴 |
|---|---|---|---|
| 軸流インペラ | 軸に平行（上下） | 混合、固体の懸濁、熱伝達 | 高いポンプ効率、低せん断 |
| 放射流インペラ | 軸に垂直（外向き） | ガス分散、乳化、凝集解除 | 高せん断、局所的な混合 |
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