Rührtechnik

Das Rühren ist eine bedeutende verfahrenstechnische Operation, die in vielen Wirtschaftszweigen - insbesondere in der chemischen, pharmazeutischen und in der Nahrungsmittelindustrie - in großem Umfang angewendet wird. Die wesentlichen Rühroperationen betreffen das Homogenisieren von ineinander mischbaren Flüssigkeiten, das Intensivieren des Wärmetransportes zwischen der Flüssigkeit und der Wärmeübertragungsfläche sowie des Stofftransportes in Mehrphasensystemen, das Aufwirbeln von Feststoffteilchen in Flüssigkeiten sowie das Dispergieren von ineinander unlöslichen Flüssigkeiten. Zunächst werden die allgemeinen Aspekte des Rührens, wie Rührausrüstungen, mechanische Belastung beim Rühren, Rührleistung, Strömung und Turbulenz, besprochen, eine kurze Einführung in die Rheologie, in die Dimensionsanalyse und Modellübertragung gegeben. Ausführlich werden dann alle relevanten rührtechnischen Aspekte im Detail diskutiert, wobei Wert darauf gelegt wird, daß zu jeder rührtechnischen Operation zuverlässige Dimensionierungs- und Auslegungsunterlagen vorgestellt werden.

1 Rühren, allgemein. - 1. 1 Rühraufgaben. - 1. 2 Rührausrüstungen. - 1. 3 Mechanische Belastung. - 1. 4 Strömung und Turbulenz. - 1. 5 Kurze Einführung in die Rheologie. - 1. 6 Kurze Einführung in die Dimensionsanalyse und in die Modellübertragung. - 2 Rührleistung. - 2. 1 Rührleistung in homogener Flüssigkeit. - 2. 2 Rührleistung in begaster Flüssigkeit. - 2. 3 Überflutungspunkt. - 3 Homogenisieren. - 3. 1 Definition der Makro-und Mikromischung. - 3. 2 Definition des Mischungsgrades. - 3. 3 Bestimmung des Mischungsgrades und der Mischzeit. - 3. 4 Homogenisierungs-Charakteristiken. - 3. 5 Optimieren nach kleinster Mischarbeit. - 3. 6 Maßstabsübertragung des Homogenisierprozesses. - 3. 7 Homogenisieren in Lagerbehältern. - 4 Begasen. - 4. 1 Einleitung. - 4. 2 Physikalische Grundlage des Stofftransportes. - 4. 3 Bestimmung von kLa. - 4. 4 Stofftransport-Charakteristiken für das System G/L. - 4. 5 Volumenbezogene Phasengrenzfläche a. - 4. 6 Gasanteil in der Flüssigkeit (Gas hold-up). - 4. 7 Der Gasblasendurchmesser und sein Einfluß auf kL. - 4. 8 Gas-Absorption in Öl/Wasser-Dispersionen. - 4. 9 Chemisorption. - 4. 10 Blasenkoaleszenz. - 4. 11 Schaumzerstörung. - 4. 12 Spezielle Begasungstechniken. - 5 Aufwirbeln im System S/L. - 5. 1 Klassifizierung des Aufwirbelungszustandes. - 5. 2 Feststoffverteilung beim Aufwirbeln. - 5. 3 Aufwirbelungs-Charakteristiken. - 5. 4 Homogenisieren der Flüssigkeit im System S/L. - 5. 5 Stofftransport im System S/L. - 5. 6 Aufwirbeln im System S/L/G: Hydrodynamik und Leistungsbedarf. - 5. 7 Stofftransport im System S/L/G. - 6 Dispergieren im System L/L. - 6. 1 Die kleinste Rührerdrehzahl zum Dispergieren. - 6. 2 Dispergier-Charakteristik. - 6. 3 Tropfengrößenverteilungen. - 6. 4 Rührleistung beim Dispergieren. - 6. 5 Modellübertragung beim Dispergieren. - 6. 6 Stoff-und Wärmeaustausch beimDispergieren. - 6. 7 Modellieren des Dispergiervorganges. - 7 Intensivieren des Wärmetransportes durch Rühren. - 7. 1 Physikalische Grundlage des Wärmetransportes. - 7. 2 Wärmetransport zwischen der homogenen Flüssigkeit und der Wärmeübertragungsfläche. - 7. 3 Verallgemeinerte Darstellung der Wärmetransport-Charakteristik durch das Hinzuziehen der volumen-bezogenen Rührleistung. - 7. 4 Einfluß des Vis-Termes. - 7. 5 Optimieren von Rührern für eine maximale Abfuhr der Reaktionswärme. - 7. 6 Wärmetransport beim Stoffsystem G/L. - 7. 7 Wärmetransport beim Stoffsystem S/L. - 7. 8 Wärmetransport beim Stoffsystem L/L. - 7. 9 Wärmetransport beim Stoffsystem G/L/S. - 8 Mischen und Rühren in Rohren. - 8. 1 Mischen und Homogenisieren. - 8. 2 Stofftransport G/L. - 8. 3 Wärmetransport. - 8. 4 Dispergieren L/L. - 8. 5 Mikromischung und chemische Reaktion. - 8. 6 Modellieren des Mischvorganges. - 8. 7 Rühren in Rohren: Rührkolonnen. - Literatur.