Vorlesung 4 Flashcards
Mischen und Rühren
Was ist Mischen?
Da Verteilen von Masseteilchen in einem vorgegebenen Volumen, wobei sich die Teilchen in wenigstens einer Eigenschaft unterscheiden
Was ist ein Gemisch?
Stoffe sind ineinander verteilt aber nicht chemisch verbunden
Was ist ein homogenes Gemisch?
Komponenten sind gleichmäßig ineinander verteilt
Was ist ein heterogenes Gemisch?
Komponenten liegen erkennbar in Parikelgrößen vor und sind in der Partikelgröße ineinander verteilt
Wieso mischt man?
- Homogenisieren von Stoffen mit verschiedener chemischer Zusammensetzung, Temperatur, Viskosität, etc.
- Verbessern der Wärme- und Stoffübertragung, chemisch oder biologischen Umwandlung, Produktqualität
Was ist Rühren?
Durch bewegliche Rührelemente oder durch Druck werden Flüssigkeiten miteinander vermischt oder flüssige und feste Partikel in der Flüssigkeit verteilt oder gelöst
Was ist Strömungsmischen?
Flüssigkeiten sowie Gase werden durch feststehende Einbauten in einem Mischrohr oder in Düsen oder Pumpen miteinander vermischt
Was ist Kneten?
Mischverfahren, bei denen die mischenden Stoffe bzw. die entstehenden Mischungen in teigigem Zustand vorliegen
Was ist Trockenmischen?
Das Vermengen pulvriger Stoffe in trockenem oder geringfügig angefeuchtetem Zustand
Was ist Versprühen, Zerstäuben?
Feinverteilte Flüssigkeiten (Tröpfchen) bzw. Feinverteilte Feststoffe (Pulver) werden in Luft verteilt
Was ist Begasen, Fluidisieren?
Feinblasiges verteilen von Gasen in Flüssigkeiten oder in Feststoffpulvern
Welche Mischungsmechanismen gibt es?
- Mischen aufgrund Brownscher Bewegung
- Distributives Mischen -> Maximieren der inneren Oberfläche
Was ist die Intensität der Entmischung?
Maß für die Abwichung der Konzentration innerhalb verschiedener Bereiche der Mischung
Was ist die Aufgabe von Homogenisieren?
- Ausgleich von Konzentrations- und/oder Temperaturunteschiede
Was ist die Aufgabe von Dispergieren?
- Gas-Fest-Gemische
Was ist die Aufgabe von Emulgieren?
- Flüssig-Flüssig-Gemische
- bei gegenseitig unlöslichen Flüssigkeiten
Was ist die Aufgabe von Suspendieren, Lösen?
- Flüssig-Fest-Gemische
Was ist die Aufgabe von Wärmeaustausch?
- Intensivierung des Wärmeaustausches zwischen Flüssigkeit und Wärmeübertragungsfläche (meist bei viskosen Substanzen)
Nenne Beispiele für Radialrührer?
- Ankerrührer
- Gitterrührer
- Scheibenrührer
Wie funktioniert der Radialrührer?
- Die Flüssigkeit strömt radial vom Rührer weg auf die Gefäßwand zu
- An der Gefäßwand wird der Strom zum Teil nach oben bzw. nach unten umgelenkt
Nenne Beispiele für Axialrührer.
- Propellerrührer
- Wendelrührer
Wie funktionieren Axialrührer?
- Die Flüssigkeit wird an der Rührerachse nach unten gesaugt, am Boden umgelenkt und steigt am Behälterumfang wieder hoch (Propellerrührer)
- Vermischung erfolgt überwiegend durch axiale Umwälzung
Welche Annahmen werden beim Blattrührer betroffen?
- Vernachlässigung von Reibungskräften
- kein Mitrotieren im Behälter
- Flüssigkeit strömt vertikal von oben oder unten
- Flüssigkeit wird auf volle Umfangsgeschwindigkeit des Rührorgans gebracht
Wovon hängt der Leistungsbedarf P für ein homogense Stoffsystem bei festgelegter Geometrie ab?
- n: Rührerdrehzahl
- d: Rührerdurchmesser
- rho: Dichte
- eta: Viskosität
Die Leistungscharakteristik lässt sich in drei Bereiche unterteilen. Welche sind das?
Bereich 1: schleichende Bewegung (Re <= 20)
- Trägheitskräfte sind ohne Bedeutung
- Ne * Re = const.
Bereich 2: Übergangsbereiche (20 <= Re <= 7*10^4)
- Trägheits- und Reibungskräfte sind von Bedeutung
- Ne * Re^1/3 = const.
Bereich 3: Turbulenter Zustand (Re >= 7*^10^4)
- Zähigkeitskräfte sind ohne Bedeutung
- Ne = const.
Wie erfolgen die Mischerfolge beim laminaren Mischen?
- Schubspannung
- Dehnung
- Kompression/Knetung
- Rezirkulation
- Aufteilung und Zusammenführung des Stroms
Was sind die Eigenschaften der Strömung beim turbulenten Mischen?
- dreidimensiomaldes Muster
- lokale, kurzlebige Erscheinungen
- stochastische Verteilung der Geschwindigkeit
Was sind die Vorteile des statischen Mischers?
- Vermischen in der Rohrleitung selbst
- Wegfall eines eigenen Mischbehälters
- Fehlen von beweglichen Teilen
-> Wartungsfreiheit
Was sind die Nachteile des statischen Mischers?
- Höherer Druckverlust
Wie funktioniert das Trockenmischen und was ist das Ziel?
- Mischen von Feststoffschüttungen
- Körnige bis pulvrige Feststoffe werden zu einem möglichst gleichverteilten Gemenge vermischt
- Ziel: einheitliches Mischgut und Gleichverteilung
Welche Mischapparate werden beim Trockenmischen eingesetzt?
- Freifallmischer
- Zwangsmischer
- pneumatische Mischer
Wie funktioniert der Kreiselmischer?
- Mischwerkzeug: schnell rotierender Rotor mit Schaufel- oder Propellerform
- Für körnige und feuchte Schüttgüter
- Zufuhr des Mischguts chargenweise
Wie funktioniert der Silikonschneckenmischer?
- Mischbehälter hat Form eines auf der Spitze stehenden Kegelsilos
- An der Silowand läuft eine schräg gestellte rotierende Schnecke
- Sowohl Lagerbehälter als auch Mischer
Wie funktioniert der Wirbelschichtmischer?
- Durch den Lochboden wird Luft mit 1 bis 2 bar Überdruck in das Haufwerk gepresst
(Mischvorgang durch strömende Luft)
Wie funktioniert der Luftstoßmischer?
- Durch Düse wird Druckluft von 10 bis 40 bar in die Schüttung geblasen
- Düsen sind spiralförmig an einem Konusteil angeordnet
- Stoßweise -> pilsierene, mit einer spiralförmigen Drallbewegung überlagerten Mischbewegung
Nenne ein Beispiel für den Freifallmischer.
Trommelmischer
Nenne Beispiele für Zwangsmischer.
- Doppelband-Schneckenmischer
- Kreiselmischer
- Silikonschneckenmischer
Nenne Beispiele für Pneumatische Mischer.
- Wirbelschichtmischer
- Luftstoßmischer
