撹拌動力計算ツール
プラント・プロセス設計向けエンジニアリング計算ツール · 最終更新: 2026年3月
撹拌機の所要動力 P = Np × ρ × n³ × D⁵ を計算します。翼形状に応じた動力数（Np）、流体密度、撹拌回転数、翼径を入力して必要動力を求めます。反応器・タンク撹拌機の選定に利用します。
撹拌機の動力計算
撹拌機（アジテーター）の所要動力を適切に見積もることは、モーター選定とプロセス設計の両面で重要です。動力は無次元の動力数（Np）と流体・翼の条件から算出されます。
主な用途
- 撹拌槽・反応器のモーター・減速機の動力選定
- 混合・懸濁・分散・伝熱に必要な単位体積動力（P/V）の確認
- スケールアップ時の動力・周速・P/Vの整合検討
- 高粘度流体での層流／乱流域の判定と翼型選定
計算式と方法論
乱流域における撹拌所要動力は次式で求めます。
P = Np × ρ × n³ × d⁵
ここで Np は動力数、ρ は液密度［kg/m³］、n は回転数［rev/s］、d は翼径［m］です。Np は翼型と流動状態に依存し、乱流域でラシュトンタービン約5、パドル約2、プロペラ約0.35です。流動状態は撹拌レイノルズ数 Re = ρ·n·d²/μ で判定し、Re > 10,000で乱流域（Np一定）、Re < 10で層流域となります。
前提条件と制限事項
- 標準的なバッフル付き槽・標準幾何比を前提とする
- 乱流域では Np 一定だが、遷移・層流域では Re 依存となる
- 気液・固液系では通気・粒子による補正が必要
- 非ニュートン流体では見かけ粘度の評価が必要
設計上の注意点
動力は回転数の3乗・翼径の5乗に比例するため、わずかな寸法・回転数変更が動力に大きく影響します。スケールアップでは単位体積動力（P/V）または翼先端周速の一定化など、目的に応じた基準を選びます。始動時の高粘度や満液状態を考慮し、モーターには十分な余裕を見込んでください。
計算例
条件:
- ラシュトンタービン、動力数 Np = 5.0（乱流）
- 液体 ρ = 1000 kg/m³、μ = 0.001 Pa·s
- 翼径 D = 0.5 m、回転数 N = 2 rev/s（120 rpm）
方法: 流動域確認: Re = ρ·N·D²/μ = 1000·2·0.25/0.001 = 5×10⁵（乱流、Np一定）。動力 P = Np·ρ·N³·D⁵ = 5·1000·2³·0.5⁵。
結果: P ≈ 1.25 kW（翼の所要動力）。
解釈: 動力はN³・D⁵に比例し、回転数20 %増で所要は約70 %増えるため、電動機・減速機の選定は最終rpmに極めて敏感です。伝達損失と、沈降・高粘度バッチの起動時マージンを加えます。起動時の瞬間トルクは定常値を大きく超え得ます。
よくある誤用・注意点
- Reが層流・遷移域なのに乱流の動力数Npを読むこと — Np一定は成り立たず、Np ∝ 1/Re となります。
- バッフルなし槽にバッフル付きのNpを使うこと — 渦を巻き、消費動力が（通常は低く）大きく変わります。
- 通気による動力低下を無視すること — ガス吹込みで翼の消費動力が無通気比30〜50%下がり得ます。
- せん断減粘（非ニュートン）流体を単一粘度で扱うこと — みかけ粘度は翼のせん断速度に依存します。
よくある質問
動力数Npはどう決定しますか？
Npはインペラタイプとレイノルズ数に依存します。乱流域：ラシュトンタービン ~5、ピッチドブレード ~1.3、マリンプロペラ ~0.35。乱流域（Re > 10,000）でNpはほぼ一定です。
バッフルは考慮されますか？
動力数の値は標準バッフル付きタンク（4枚、幅=T/10）を前提としています。バッフルなしのタンクでは渦巻きが生じ、異なる相関式が必要です。バッフル構成はNpと混合性能の両方に影響します。
利用上の注意
- 更新: 2026年3月
- 用途: 予備エンジニアリング検討支援
本ツールは教育および概算検討を目的としています。計算結果は、前提条件、入力値、流体・材料物性、使用式の適用範囲によって大きく変わる場合があります。設計、調達、製作、運転、安全上の判断に使用する前に、重要な計算は必ず独立して検証し、適用規格・仕様書および正式な設計レビュー手順に従ってください。