化学装置 2018年2月号

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【特 集】輸送技術の進歩と今後
-シミュレーション技術で配管設計が変わる-



石油留分ハンドリングのための新手法
-PIONA分子種モデリング-

VMG Japan 高山 仙夫

「COMSOL Multphysiccs ®」で化学工学の新しいスタイルへ

計測エンジニアリングシステム 橋口 真宜

企業向けオープンソースCFD新時代-熱・流体解析ソフト活用法-

CAEソリューションズ 吉野 孝

プロセス設計とプロセス分析計装システムの最適化-Swagelok ®グラブ・サンプリング・システム技術

スウェージロック・ジャパン 中野 正悟

「第4回 インターフェックス 大阪」の見どころと出展者リスト



編集部

[一本記事]




CCSプラントが直面している問題点とその対策

ミューカンパニーリミテド 小嶋 久夫,鈴木 照敏

□巻頭言□



粉体工学のさらなる発展に向けて

大阪大学 内藤 牧男

○技術トピックス○



コンデンサに囲まれた高真空蒸発装置「SPDムートン」

関西化学機械製作

〔新企画〕第5回 粉粒体単位操作ガイダンス-輸送・供給-



<総論>
粉粒体の空気輸送の基礎

大阪大学 田中 敏嗣

<各論>

「輸送・供給」操作の実際;プラグ流空気輸送システム……三興空気装置 岸本 武志/閉塞解消と定量性を併せ持つ「ホッパ・ビン・フィーダー」……アイシン産業 村松 真司/付着性粉体に対応する「二重化管DTM」……デンカエンジニアリング 田中 秀幸/高性能、低価格を実現したハイパフォーマンス形二段ダンパ……フルード工業 沢辺 竜也/低破砕率で低速高濃度空気輸送装置…… アマノ 西村 浩/粉体微量定量供給装置…… 日清エンジニアリング 安藤 康輔。

【連 載】



粉体の計量と精度の実務的解説(14)

フルード工業 小波 盛佳

プラントエンジニアリング・メモ(124)

エプシロン 南 一郎

安全談話室(137)

化学工学会SCE・Net安全研究会

反応工学の基礎 反応装置の設計とスケールアップが解る(5)

東洋大学 川瀬 義矩

創造性革新・進化への挑戦(3)

露木生産技術研究所 露木 崇夫

地球環境とバイオリアクター(38)

近畿大学 鈴木 高広

□新化学化時代□(25)

華和商事 村田 逞詮、王 伝海

知っておきたい微粒子をめぐる世界(49)

種谷技術士事務所 種谷 真司


情報ファイル、新刊案内、催物案内、コラム、次号予告等。


2月号の【見どころ】

今月号特集は「輸送技術の進歩と今後」であるが、“シミュレーション技術”をベースとした考え方・進め方について4本を貴稿いただいている。その一つの『企業向けオープンCFD 新時代』(吉野孝氏)では、「化学装置設計において、パイプ内の圧力損失、熱交換効率などを最適化すること重要な設計要件となる。設計部門でも熱・流体解析ソフトウウェアの利用が活発化している。…」と解説されている。
また、同氏は、化学装置設計者にとってCFDはオペレーションもさることながら、計算時間、解析結果の判断基準など、いくつかの課題がある。本稿では、これらの課題をオープンソースCFD活用により解決する方法について、次のように述べている。「オープンソースCFDの利用:スマホやIoT 、金融、通信、データベースソフトウェアなどでは当たり前のように使われているオープンソースソフトウェアがCFDの世界でも利用できるようになってきた。1989年から前進の開発がスタートしたOpenFOAM®はこの分野でデファクトスタンダードになりつつある。OpenFOAMはオブジェクト指向型言語C++のCFD/CCM (連続体力学)向けクラスライブラリとそれをベースにしたCFDアプリケーション群からなる。20数年の変遷を経て、現在はOpenFOAM Foundation/CFD Direct社、ESI-OpenCFD社、foam-extendグループ、ENGYS社などがそれぞれの立場で開発を継続し発展を続けている。ユーザーコミュニティも世界各地で活発に活動しており、日本でもオープンCAE学会がシンポジウム、セミナーを開催していることはご存じだと思う。OpenFOAMのメリットは、第一には各団体、個人の貢献により無償で提供されるCFDであるということだ。第二には高速計算、多数のケース計算を必要とするCFD解析にとって重要な並列計算の高い効率とHPC やクラウドCAE への移殖性である。そして、盛んなコミュニティ活動により持続的に開発が継承され、V&V も行われているということだ。…」と。
また、『COMSOL Multiphysics®で化学工学の新しいスタイルへ』(橋口真宜氏)は、“はじめに”で、次のように“シミュレーション技術”の良さを紹介している。
「化学工学では、材料の相として固体、液体、気体、粉体などを扱い、エネルギー供給源は流速、撹拌、ジュール加熱、誘導加熱、マイクロ波加熱など目的に応じて選択をする。装置のサイズは大規模なものから、数十ミリメートル程度の装置の中に複雑な流路をもつマイクロリアクタ―も利用される。マイクロメートルサイズになるとその領域に適した流体運動のコントロールを考えなければならなくなってくる。このような多様な化学工学では現在も実験が有効な方法である。」一方で、「数値解析でさまざまな現象が取り扱えるようになってきた。数値解析の特徴として、仮に装置の内部が測定できないものでも詳細に可視化できることと、実際のプロセスが長時間にわたるものでもシミュレーション時間はごく短時間に計算できるものもあるということが挙げられる。この特徴を利用すれば、実験を補完する、あるいは実験装置と同じ内容の物理モデルを作成しておき、物理モデルで短時間のリハーサルを数多く行うことでwhat~if分析といったシナリオを実プロセスと並行して検討し、検討結果を実装置のコントロールへ適宜、織り込んでいける。実験に加えて数値解析を援用していくことで化学工学を新しいスタイルへ革新できる可能性がある。化学工学で扱う現象は化学反応と他の物理の複合現象であるため、数値解析手法としては化学工学を含めた多重物理連成を扱えるものが必須である。数値解析の規模が大きいとその分、計算資源やコストがかかってしまう。簡単なモデルから複雑モデルまで同じプラットフォームで実現できれば、『化学工学はプロセスの中で物質とエネルギーの流れを最適化する学問として発展してきており、材料やデバイスをシステムとして捉えることが新しい化学工学の一つの出口であり、システムの階層全体を異なる単純な計算手法や実験値からのフィッティングで把握することで短期間・低コストの予測につながる』ことを身近なPCを活用しながら実現できると考えられる。…」と述べている。さらに、本稿ではそのような取組みに適合する最新の統合型GUI(Graphical User Interface)を有するマルチフィジックス有限要素解析ソフトウェアCOMSOL Multiphysics®の特徴や適用事例について紹介がなされている。詳細は本文をご購読いただけますれば幸いです。






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