Statische Mischer-Technik und Begriffe

Der Volumenstrom

Ergibt sich aus den Mengenangaben und den verschiedenen Größen wie Druck, Nennweiten etc.

V= m³/h (Kubikmeter / Stunde)

 

Die Dichte

Ergibt sich aus den chemisch physikalischen Eigenschaften der zu vermischenden Fluide und deren Mengenverhältnis.

M= kg/m³ (Kilogramm / Kubikmeter)

 

Die Viskosität

Ergibt sich aus den chemisch physikalischen Eigenschaften der zu vermischenden Fluide und deren Mengenverhältnis.

 

Ferner spielen in Fällen von nichtnewtonschen Fluiden auch Faktoren wie Strömungsgeschwindigkeit, Druck und Temperatur eine wichtige Rolle

v = mPa.s (milli Pascal x Sekunde)

 

Die Strömungsgeschwindigkeit

Ergibt sich aus den Größen Druck, Nennweite, Volumenstrom sowie Anzahl u- Form der Mischelemente


V = m/s (Meter / Sekunde)

 

Die Reynoldszahl

Ist eine dimensionslose Beziehungszahl, die das Verhältnis von der Trägheitskraft zur inneren Reibungskraft des Fluides darstellt und als Reynoldszahl (Re) bezeichnet wird:

 

Die dimensionslose Reynolds-Zahl Re gibt Auskunft über den Strömungszustand:

Re= wd Trägheitskraft

 

Viskositätskraft

Für Wasser ist Re = 2300 eine laminare Strömung

 

Re > 2300 eine turbulente Strömung

 

Re > 10000 vollständig turbulente Strömung

 

Die Werte sind theoretisch und gelten für extrem glatte Rohre.

 

Die Scherrate

Die Scherrate oder Schergeschwindigkeit (Geschwindigkeitsgefälle) ist ein Begriff aus der Fluiddynamik, der die räumliche Veränderung der Fließgeschwindigkeiten in laminar fließenden Medien beschreibt. Da in fließenden Medien Reibungskräfte vorhanden sind, bedeuten unterschiedliche Flussgeschwindigkeiten an verschiedenen Orten eines Fluides auch eine Übertragung von Kraft.  In der Rheologie dient daher die Schergeschwindigkeit auch als Maß für die mechanische Belastung, der das Fluid in der Strömung unterworfen ist.

 

Die Schergeschwindigkeit wird in der Rheologie zur Definition der Viskosität verwendet.

 

Diese ist der Proportionalitätskoeffizient zwischen Schubspannung und Schergeschwindigkeit.

 

Betrachtet wird dabei die Schichtenströmung in laminar fließenden Medien

 

Maßeinheit ist:   s-1

Die Schergeschwindigkeit wird berechnet aus dem Verhältnis zwischen dem

 

Geschwindigkeitsunterschied zweier benachbarter Flüssigkeitsschichten und deren Abstand. Mathematisch ausgedrückt ist die Schergeschwindigkeit der
Gradient des Geschwindigkeitsfeldes in Betrachtung einer senkrechten Linie 90° zur Fließrichtung.

 

Der K – Wert

Aus Viskositätsmessungen in Lösungen bestimmt man den K-Wert, ein Molekülparameter mit dem die Fließeigenschaften einiger Kunststoffe, insbesondere des PVC, gekennzeichnet werden können. Der K-Wert wird durch eine Zahlenwertgleichung definiert, in welche das Viskositätsverhältnis und die Massenkonzentration einer Lösung eingehen. Der K-Wert ist eine relative Viskositätszahl, die in Analogie zur DIN 53726 bei 25°C bestimmt wird. Er enthält die Fließgeschwindigkeit einer Mischung und charakterisiert den mittleren Polymerisationsgrad des Polymerisates

 

Vereinfacht gilt: [h] = 2,303 × (75 k2 + k)   mit K-Wert = 1000 k.

 

Obwohl PVC heute noch vielfach nach K-Werten spezifiziert ist (K-Werte zwischen 45 und 84), setzt sich mehr und mehr die Viskositätszahl in  cm3/g  durch, deren Bestimmung ohne komplizierte Umrechnung nach DIN 53726 durchgeführt werden kann. Für die Praxis existieren Umrechnungstabellen K-Wert in Viskositätszahl J (Kunststoff).

 

K-Wert und Viskositätszahl verhalten sich proportional zu den mittleren Molekülmassen der Polymere.

 

K =  Dimensionsloser Berechnungsfaktor

 

Die Blasengröße

Ist nur bei der Begasung bzw. Einmischung von gasförmigen Stoffen in flüssige Medien von Bedeutung. Sie wird in µm gemessen und gibt die durchschnittlichen Durchmesser der zu erwartenden Gasblasen (Grenzfläche zwischen Gas und Wasser) im Mischgut an. Sie wird in der Regel durch die Stärke der Turbulenz und die Form der Einbauten bestimmt. Es wird in der Regel eine relativ kleine Blasengröße und gleichmäßige feine Verteilung der Gasblasen gewünscht. Dieses findet bei der Auslegung des Mischers immer Berücksichtigung. Die erzeugte Turbulenz im Zusammenspiel mit einer ständigen Erneuerung der Phasengrenzflächen durch das immer wieder Ändern der Fließrichtung und den damit verbunden Verwirbelungen sorgt dabei für einen gleichmäßigen und sicheren Stoffübergang.

 

B =  Ø in µ (Durchmesser in Mümeter)

 

Die Verweilzeit

Die Verweilzeit gibt die Verweilzeit der zu vermischenden Medien im Reaktor (statischer Mischer) in Sekunden an.

 

Sie wird im wesentlichen durch die Strömungsgeschwindigkeit und der Baulänge des Reaktors (Mischers) bestimmt.

 

Da durch die sog. Rückvermischung (Das Vermischen von Volumenelemente oder Stoffen innerhalb eines Fluides durch die herrschenden Strömungen und Verwirbelungen) auch die „Bodenstein Zahl“ (von Max Bodenstein) hier berücksichtigt wird, finden auch die Werte und Angaben der Strömungsform, der Viskosität und Dichte mit Hilfe von Berechnungsfaktoren ihre Berücksichtigung.

Verweilzeit =  s (Sekunde)

 

Die Mischgüte

Diese wird angegeben in Prozent und gibt den Vermischungsgrad der gemischten Fluide in Prozent an. Bei 100% läge damit ein vollständiges homogenes Gemisch vor. Allerdings ist dies in der Praxis genauso wie ein absolutes Vakuum nicht zu erreichen. 100%ige Vermischung hieße dass sich neben jedem Molekül des einen Stoffs ein Molekül des anderen Stoffs befinden würde. Daher geht man in der Praxis bei rechnerischen 96% von einer homogenen Mischung aus.

 

Mischgüte =  %

 

Die Auslegung gem. Druckgeräterichtlinie

Nachdem alle Daten und Fakten ermittelt wurden folgt der letzte Teil der Auslegung. Die Einstufung gemäß Druckgeräterichtlinie 97/23/EG.

 

So erhalten Sie von uns neben der Berechnung der Mischgüte auch eine umfangreiche Beschreibung und Einstufung gemäß DGRL .

 

Statische Mischer gehören zu den sog. druckführenden und druckhaltenden Ausrüstungsgegenstände und unterliegen somit der Druckgeräterichtlinie und den hierin beschrieben Regularien, Prüfungen und Abnahmen. Erst nach der Einstufung und eventuellen Prüfungen und Abnahmen darf der statische Mischer mit einem CE-Kennzeichen versehen werden.

 

Nachfolgende Daten werden von uns ermittelt und mit der Berechnung ausgegeben:

 

  1. Ermittlung der Fluidgruppe gemäß DGRL 97/23/EG
  2. Ermittlung des Gefahrenpotentials
  3. Einstufung in eine Kategorie und ein Modul nach DGRL
  4. Ermittlung des Prüfumfanges
  5. Auflistung der zu erstellenden Dokumente
  6. Festlegung ob eine benannte Stelle (TÜV) beauftragt werden muss
  7.  Festigkeitsberechnung
  8.  Zulässigkeit der Werkstoffauswahl u. Verfahrensprüfungen

 

Bis Kategorie II Modul A1 wird keine benannte Stelle (TÜV) benötigt, da wir als einer von wenigen Herstellerbetrieben über eine entsprechende Zulassung verfügen und Druckbehälter bis zu dieser Kategorie selbst abnehmen und mit einem eigenen CE-Kennzeichen versehen dürfen.

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