Koaxial-Rührstand
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Forschungsprojekt Optimierung von Rührwerken und Rührbehältern für mittel- und hochviskose Fluiden hinsichtlich des Wärmetransports: Das Koaxialrührwerk wurde für die Rühraufgaben „Homogenisieren, Suspendieren, Dispergieren, Emulgieren und Wärmeübergang“ ausgelegt und beschafft. Es wurde zunächst überwiegend für die Messung von Wärmeübergangsprozessen genutzt. Die Hauptziele waren die Untersuchungen der Ortsabhängigkeit des Wärmeübergangs und der Temperaturverteilung sowie des dynamischen Verhaltens. Im Rahmen von Projekt- und Abschlussarbeiten konnte aufgezeigt werden, dass die örtlichen Wärmeüberganszahlen αRi an der Behälterwand abhängig vom Abstand von der Rührebene z sind, während die Abhängigkeit in Umfangrichtung klein bleibt. Der maximale Wärmeübergang tritt an Stellen auf, wo große wandnormale Geschwindigkeiten vorhanden sind (Staubereich). Der Staubereich der radialfördernden Rührer lag zwischen der Staulinie (Mitte des auftretenden Rührstrahls) und den beiden Zirkulationspunkten. Bei den axialfördernden Rührern wurde der maximale Wärmeübergang am Behälterboden festgestellt. Die Auswertung der Messungen ergab, dass vielfach mehr als 20% der abgeführten Wärme durch den Behälterboden erfolgt. Durch Einsatz von Peripherierührern (Koaxialrührsystem) konnten die Grenzschichtströmung und damit der Wärmeübergang erheblich verbessert werden. Insbesondere bei hochviskosen und nicht-Newtonschen Fluiden, wo sich an der Behälterwand eine laminare Grenzschicht bzw. laminare Temperaturgrenzschicht ausbildet, ist der Einsatz von Koaxilarührern nach unseren Messungen und Erfahrungen unverzichtbar. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass diese Investition sehr sinnvoll war. Die Anlage wurde zur Verbesserung rührtechnischer Modelle genutzt, was wichtig für Erstellung von Auslegungsunterlagen ist. Die getätigten und die noch vorzunehmenden Verbesserungen werden den Gebrauchswert noch steigern. Wir sind der Meinung, dass wir zukünftig weitere Industrieforschungs- und Drittmittelprojekte damit durchführen bzw. bearbeiten können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Messanordnungen zur Ermittlung der lokalen Wärmestromverteilung an der Rührbehälterwand. ProcessNet-Jahrestagung des Fachausschusses „Mischvorgänge“, Fulda 2010
Heiser, M.
