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水の遠心力によるせり上がり
- コップのような丸胴のタンクに水が入っていてそこを攪拌板で回転攪拌させた時のタンク側壁の水のせり上がり量を計算する公式はありますでしょうか？
- タンク中心と攪拌板中心は同心として、現在タンクの内径は600mmで、攪拌回転数は300rpmです。タンクの上縁までの寸法決定に悩んでいます。
- 実験費用が出せないため、計算で解を求めることができれば助かります。
- 機械設計
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遠心力を用いた回転式ポンプや、回転中心をオフセットして可動式 べーンで囲まれた部屋の容積を変化させる、等々の記述が出ています が、これはポンプの領域になってきています。 ポンプで検索して、見聞を広める事も大切と考えます。
回答１，２さんの心配の通りですが、実は私も以前に同様な同心攪拌機を設計 したことがある。その時は、外周（内径）に、2,3箇所バッフルプレートなり △形の堰を作り、更に中心部は全く攪拌されないので円筒を付けた記憶がある また中心部分の軸受けと軸封はそれなりに工夫しないと、意外に失敗しますよ また攪拌回転数３００ｒｐｍというと5回転/sec！？ですよ？ありえないねぇ イキナリ回すとイナーシャで羽根が折れそうですし相当ユックリ起動しないと ならない。最高回転数にしたらグラグラし、タンク自体を支えるのも大変だと 精々60r/mが最高回転数だと思うがベルト式無断変速機と減速機を利用しよう 300r/mとは、開放型としては随分早いので何かの間違いだと思いましたが失礼いたしました。 でも回転体と考えると運動エネルギーは、慣性モーメント I と角速度 ω の2乗に比例するので テスト時と比較し随分と大きくなるので少し心配してます。攪拌装置自体が全てこの慣性力を受ける 訳でも無いかも知れませんが、それなりの剛性は必要になろうかと思いますので頑張ってください
補足
説明が長くなると勝手な判断から詳細な記載しておりませんでしたが 内径３００ｍｍ、回転数１００ｒｐｍでの実験データはあります。 （平静時を０とした時のタンク側壁せり上がり量は約１００ｍｍ（水より少し比重はあります約１．１～１．３）でした） 但し、質問の内径６００ｍｍ、３００ｒｐｍでの実験は費用の問題で実験ができません。 また攪拌板の回転数と水の回転数が同じと考えていいと申したのは先の実験で 攪拌事態は問題無くおこなえておりましたので（実際は水の回転の方が攪拌板の回転数より少なかったですが）回転数の多い方で計算した方が安全なのでそのような説明をしました。
数式的にまた攪拌と言う意味から（１）さんのとおりでしょう で、液体は水ですか？粘土にもよりますが３００／ｒｐｍは早すぎるのでは？ ドラム缶（φ６００）に水を入れ手で実験してみてください プロペラの形状また反転と言う方法もあるとおもいますが、、、。
お礼
無害虫野菜工房様 ご回答ありがとうございました。 大変失礼とは存じますが貴殿の疑問は回答（３）様のご回答に補足説明をさせて頂きました。
お礼
助言ありがとうございました。 さっそく調べてみます。