Flashcards
Mischen Skript 5
Cards in this deck (29)
- 1Grundlagen MischenVereinigung von mindestens zwei Ausgangsstoffen mit unterschiedlichen
Eigenschaften/Aggregatszuständen zu neuen „Stoff“ (Gemenge, Dispersion,
Suspension) mit möglichst hoher Homogenität unter Zuhilfenahme
mechanischer Werkzeuge oder Kraftfelder. - 2Häufig eine Komponente in größerer Menge:→ Dispersionsmittel / disperse
Phase (weitere/untergemischte Komponenten). - 3Rührerbauarten für Flüssigkeiten niedriger Viskosität (η < 1 Pas)• Rührerdrehzahlen richten sich nach Rührerdurchmesser
• Umfangsgeschwindigkeiten i.d.R. max. 15 m/s
(Ø max. 8 m/s)
• Drehzahlen bis 3000 min-1
• Drehzahlregelung über FU oder Getriebe
• Unterschiedliche Strömungsprofile und
Förderrichtungen - 4Rührerbauarten für Güter mit mittlerer bis hoher Viskosität (η ≈ 0,5 - 5 Pas)rel. niedriger Drehzahlbereich 5 – 500 min-1
• geringe Umfangsgeschwindigkeiten (0,5 – 5 m/s)
• a+b+c radiale Bewegung von innen nach außen +
tangentiale Bewegung
• d: Mehrfachaxialbewegung durch um 90 °
versetzte Stufen. Kleine Ringwirbel. - 5Rührerbauarten für Güter mit sehr hoher Viskosität (bis 100 Pas)• a+b tangentiale Bewegung, Drehzahlen bis ca.
100 min-1
• c axiale Bewegung
• Rührer stark wandgängig → Abschabung von
Produkt, Verbesserung Wärmeübergang
• d: Drehzahl Gitter bis ca. 500 min-1, Drehzahl
axial bis ca. 100 min-1. Gute Einmischung von
Feststoffen in Flüssigkeiten. - 6Je nach Rührerbauart 3 Strömungsrichtungen:• radiale Strömung (Scheibenrührer a)
• axiale Strömung (Propellerrührer b)
• überlagerte Tangentialströmung (Rotation
der Flüssigkeit im Behälter a+b). - 7• überlagerte Tangentialströmung (Rotation der Flüssigkeit im Behälter a+b). Nachteil:Wirbelsenke/Trombenbildung (auch
Luftansaugung!), Separiereffekte durch
Fliehkraft. - 8Lösung für Tangentialströmungen:→ Einbau von Strombrechern (c)
→ schräge / exzentrische / seitliche
Anordnung des Rührorgans (a,b,c) - 9Generell gilt für gute Strömungen:• starker vertikaler Strom für guten Verteilungszustand (z.B.
Suspensionsbildung). Scherkräfte eher gering.
• hohe Scherkräfte/Schergradienten für Dispergierung mit Zerkleinerungseffekt
oder Emulgierung (Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 80 m/s)
• hohe Strömungsgeschwindigkeiten an der Wand für guten Wärmeaustausch - 10In der Praxis i.d.R Rührwerksauslegung nach Erfahrungswerten :(z.B. Finite-Elemente-Berechnung)
Beispiel: Berechnung Strömungsprofil eines
Propellerrührers - 11Sonderbauformen – Leitstrahlmischer• ausschließlich axiale Strömung
• homogene Durchmischung
• kein Lufteinsog, keine Sedimentation, kein Floating
• schnelles intensives Umwälzen des gesamten Behälterinhalts
• keine Strombrecher im Tank erforderlich, Strömungsleitbleche im Stator - 12Mischen durch Einbauten in Rohrleitungen Statische Mischer:• keine bewegten Teile
• Teilung des Flüssigkeitsstroms und Zusammenführung in geänderter
Anordnung
• Vermischen von pumpbaren Flüssigkeiten
• Dispergieren und Emulgieren von ineinander unlöslichen Komponenten
• Mischen von reaktiven Flüssigkeiten
• Mischen von Gasen
• rel. hohe Strömungsgeschwindigkeiten nötig
• rel. hoher Druckverlust - 13was ist„Pneumatisches Rühren“→ Mischen durch Einblasen von Gas in die
Flüssigkeiten (auch zum Lösen und Dispergieren von Flüssigkeit/Gas) - 14Mischen von Feststoffen Ziel:Möglichst homogene Verteilung der Partikel im Gemenge erwünscht
→ idealer weise gleiche Stoffzusammensetzung für jede beliebige Teilmenge
→ Mischgrad 1 bei idealer Gleichverteilung der Komponenten - 15In der Praxis parallel zur Gleichverteilung auch Entmischungsvorgänge. Ursachen:• unterschiedliche Korngrößen, Kornarten, Dichten
• statische Aufladung
• spezifische Oberflächeneigenschaften - 16FreifallmischerRotierende Mischtrommel. Mischgut wird
angehoben und fallengelassen. Einbauten wie
Spiralen oder Leisten begünstigen Mischvorgang. - 17SchaufelmischerIn langsam laufender Trommel rotiert Welle mit
feststehenden Schaufeln schnell gegenläufig. - 18SchneckenmischerKontinuierliches Mischen. Transport und Mischen
durch mit Spirale oder Schaufeln versehene
rotierende Welle. - 19SchaufelkneterKnettrog mit ineinander greifende z- oder
hakenförmige gegenläufige Schaufeln. Zerteilung
und Vermengung des Knetgutes. - 20SchneckenkneterZerteilung Knetgut in rotierender Schnecke.
Weitertransport längs der Welle. - 21Durchmischung von Biogasanlagen: Fermenter und Nachgärbehälter müssen durchmischt werden um:• homogene Suspendierung frischen Materials (gleichmäßige Temperaturverteilung,
ausreichende Bakterienversorgung)
• Reduzierung von Schwimm- und Sinkschichten
• Austreibung von Gasblasen
• Nährstofftransport - 22Haspel- oder Paddelrührwerke• Drehzahl ca. 4 min-1, vergleichsweise geringe Anschlussleistung
• gute Homogenisierungseffekte bei Substraten < 20 % TS
• Laufzeit ca. 6 – 12 mal täglich für 5 – 10 Minuten - 23Tauchpropellerrührwerkeschnell laufende Rührwerke (ca. 400 min-1)
• Anschlussleistung ca. 7 – 22 kW (elektr. / hydraul.)
• geeignet für TS-Gehalte bis ca. 12 %,
• für effektive Durchmischung mehrere Rührwerke - 24Stabmixer• schnell laufende Rührwerke (380 - 1000 min-1)
Propellerdurchmesser – 60 cm
• Anschlussleistung – 15 kW
• schwenkbar zur effektiven Beseitigung von Schwimmschichten und Sedimenten - 25Axialrührwerke• langsam laufende Rührwerke (12 – 25 min-1) für stehende Behälter
• bei Ø bis 14 m mittige, bei größeren Ø exzentrische Anordnung
• durch Decke eingeführt, meist mit Mittelstütze versehen
• Rührerdurchmesser 3 – 4 m - 26Langachsrührwerke• langsam laufende Rührwerke (15 – 40 min-1), bevorzugt stehende Behälter
• durch Decke/Wand schräg eingeführt, am Fermenterboden fixiert
• Rührerdurchmesser 0,7 – 2,5 m - 27Paddelrührwerke• langsam laufende Rührwerke (8 – 14 min-1), bevorzugt stehende Behälter
• durch Wand eingeführt, wechselständige Anordnung der Paddel
• Paddellänge 1,5 – 2 m
• Antriebsleistung ca. 15 kW
• effektive Durchmischung auch bei hohen TS-Gehalten - 28Hydraulische Rührwerke• Durchmischung durch Absaugen und Wiedereinleiten des Fermenterinhalts
(Jet-Effekt)
• horizontal und vertikal schwenkbare Düsen
• leistungsstarke Pumpe nötig
• Verwendung der Pumpe auch zur Beschickung und Befüllung Güllewagen
• keine Verschleißteile im
Fermenter
• nur für Dünnflüssige Substrate
mit sehr niedrigem TS - 29Gasdruck-Mischverfahren / Pneumatische DurchmischungAusnutzung des entstehenden Gasdrucks zur Durchmischung durch
Strömungseffekte
• Durchmischung durch Einpressen von Biogas
• hohe bauliche Anforderungen (Drücke / Dichtigkeit)
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- Deleted user · Jun 2017
- Updated
- Jun 14, 2017
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- Created by Lukas Berger · Jun 14, 2017
- Copied by Lukas Berger · Jun 14, 2017
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