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Vergleichende Ruhrversuche zum Mischen loslicher Flussigkeiten in einem 12 000-m3-Behalter*) Von Dr. J. G. VAN DE VUSSE KoilinklijkelShell-Laboratorjum, Amsterdam (Shell Internationale Research Maatschappy N. V.) In einem Behalter mit 12 000 m3 Rauminhalt wurden Mischversuche durchgefuhrt, wobei die zum Homo- genisieren zweier Benzin-Fraktionen erforderliche Zeit gemessen wurde. Drei Mischvorrichtungen wurden untersucht, und zwar ein Propeller-Ruhrer, eine Mischduse und ein Socony-Vacuum ,,Eductor mixer" (Strahlsaugerprinzip). Ein Vergleich der Ergebnisse der sieben Versuche ergab, dai3 der Propeller- Ruhrer und der Eductor-Mischer bezuglich der Mischzeit und des Energieverbrauchs etwa gleichwertig waren, wahrend die Mischduse eine gunstigere Wirkung aufwies. Beziehungen zwischen der Mischzeit und den Betriebsvariablen wurden entwickelt, welche darauf beruhen, dai3 die Mischzeit gleich dem Ver- haltnis zwischen der zu mischenden Volumenmenge an Flussigkeit und der gesamten Nutzpurnpenleistung der Mischvorrichtung ist. Die auf diese Weise berechneten Mischzeiten stimrnten mit den gemessenen Werten uberein. Einige Regeln werden angegeben, die bei der Vergrot3erung von Mischvorrichtungen von lnteresse sind. Uber die Wirkung von Mischern ist bisher meist nur qualitativ berichtet worden. Beim Entwurf von Mischge- raten spielt daher die Erfahrung eine wichtige Rolle. Nur der Leistungsbedarf ist fur die ublichen Ruhrer ge- messen worden und kann daher schon oft vorhergesagt werden. Neben dem Leistungsbedarf ist aber beim Mi- schen loslicher Flussigkeiten auch die Mischzeit eine wichtige GroRe. Die Mischzeit ist die Zeit, die der Ruhrer braucht, um die Mischung zu homogenisieren. Fur einige Ruhrerbauarten sind schon Ergebnisse von Mischzeit- messungen in der Literatur bekannt'), auch sei auf die Ergebnisse der Versuche im ,,Koninklijke/Shell-Labo- ratorium. Amsterdam," verwiesen*). Bei den meisten Un- tersuchungen sind die Messungen von Mischzeiten auf kleine Behalter beschrankt worden. Zwar kann man die Wirkung von Ruhrern in GroRbehaltern einigermaRen im voraus aus den Ergebnissen an kleinen Modellen bestim- Abb. 1 und 2. Anordnung der drei Miscfivorrichtungen (2 Propellerruhrer, Mischdiise und Eductor-Mischer im 12 000-rn3-Behalter) a bis e Probeentnahmestellen - Abb. 3. Propellerruhrer Abb. 4. Mischdiise men, die auf direktem Wege ermittelten Resultate blei- ben aber erforderlich. Die vorliegende Arbeit behandelt Mischversuche in einem Behalter von 12000 ms Raum- inhalt, 36 m Dmr., 13 m Hohe in der Raffinerie Pernis (Shell Pernis Raffinaderij N. V.) bei Rotterdam. In diesem Behalter waren, wie in Abb. 1 und 2 gezeigt, drei Misch- vorrichtungen angebracht: ein Propellerruhrer an der Wand des Behalters rnit zwei Propellern von 710 mm Dmr. und 350 U/min ge- maO Abb. 3. Die Steigung war dem Durchmesser gleich, namlich 710 mm; an der Behalterwand eine 50 mm weite Mischduse mit einer Strahlrichtung, die mit dem Behalterradius in der Vertikalebene einen Winkel von 25" bildet, Abb. 4; ein Socony - Vacuum "Eductor mixer" (Strahlsauger- prinzip), etwa im Mittelpunkt des Behalters, Abb. 5 und 6. Uber den Entwurf eines solchen Ruhrers wurde bereits berichtet3). *) Vorgetragen bei der internen Fachsitzung des Ausschusses ,,Mis&vorgange" der VDI-Facfiyruppe Verfahrenstechnik am 20. Marz 1958 in Bad Homburg. Chemie-lng.-Techn. 31. Jahrg. 1959 / Nr. 9 583

Vergleichende Rührversuche zum Mischen Iöslicher Flüssigkeiten in einem 12 000-m3-Behälter

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Page 1: Vergleichende Rührversuche zum Mischen Iöslicher Flüssigkeiten in einem 12 000-m3-Behälter

Vergleichende Ruhrversuche zum Mischen loslicher Flussigkeiten in einem 12 000-m3-Behalter*)

Von Dr. J . G. VAN DE V U S S E KoilinklijkelShell-Laboratorjum, Amsterdam (Shell Internationale Research Maatschappy N . V.)

In einem Behalter mit 12 000 m3 Rauminhalt wurden Mischversuche durchgefuhrt, wobei die zum Homo- genisieren zweier Benzin-Fraktionen erforderliche Zeit gemessen wurde. Drei Mischvorrichtungen wurden untersucht, und zwar ein Propeller-Ruhrer, eine Mischduse und ein Socony-Vacuum ,,Eductor mixer" (Strahlsaugerprinzip). Ein Vergleich der Ergebnisse der sieben Versuche ergab, dai3 der Propeller- Ruhrer und der Eductor-Mischer bezuglich der Mischzeit und des Energieverbrauchs etwa gleichwertig waren, wahrend die Mischduse eine gunstigere Wirkung aufwies. Beziehungen zwischen der Mischzeit u n d den Betriebsvariablen wurden entwickelt, welche darauf beruhen, dai3 die Mischzeit gleich dem Ver- haltnis zwischen der zu mischenden Volumenmenge an Flussigkeit und der gesamten Nutzpurnpenleistung der Mischvorrichtung ist. Die auf diese Weise berechneten Mischzeiten stimrnten mit den gemessenen Werten uberein. Einige Regeln werden angegeben, die bei der Vergrot3erung von Mischvorrichtungen

von lnteresse sind.

Uber die Wirkung von Mischern ist bisher meist nur qualitativ berichtet worden. Beim Entwurf von Mischge- raten spielt daher die Erfahrung eine wichtige Rolle. Nur der Leistungsbedarf ist fur die ublichen Ruhrer ge- messen worden und kann daher schon oft vorhergesagt werden. Neben dem Leistungsbedarf ist aber beim Mi- schen loslicher Flussigkeiten auch die Mischzeit eine wichtige GroRe. Die Mischzeit ist die Zeit, die der Ruhrer braucht, um die Mischung zu homogenisieren. Fur einige Ruhrerbauarten sind schon Ergebnisse von Mischzeit- messungen in der Literatur bekannt'), auch sei auf die Ergebnisse der Versuche im ,,Koninklijke/Shell-Labo- ratorium. Amsterdam," verwiesen*). Bei den meisten Un- tersuchungen sind die Messungen von Mischzeiten auf kleine Behalter beschrankt worden. Zwar kann man die Wirkung von Ruhrern in GroRbehaltern einigermaRen im voraus aus den Ergebnissen an kleinen Modellen bestim-

Abb. 1 und 2. Anordnung der drei Miscfivorrichtungen (2 Propellerruhrer, Mischdiise und Eductor-Mischer

im 12 000-rn3-Behalter)

a bis e Probeentnahmestellen

- Abb. 3. Propellerruhrer

Abb. 4. Mischdiise

men, die auf direktem Wege ermittelten Resultate blei- ben aber erforderlich. Die vorliegende Arbeit behandelt Mischversuche in einem Behalter von 12000 ms Raum- inhalt, 36 m Dmr., 13 m Hohe in der Raffinerie Pernis (Shell Pernis Raffinaderij N. V.) bei Rotterdam. In diesem Behalter waren, wie in Abb. 1 und 2 gezeigt, drei Misch- vorrichtungen angebracht:

ein Propellerruhrer an der Wand des Behalters rnit zwei Propellern von 710 mm Dmr. und 350 U/min ge- maO Abb. 3. Die Steigung war dem Durchmesser gleich, namlich 710 mm;

an der Behalterwand eine 50 mm weite Mischduse mit einer Strahlrichtung, die mit dem Behalterradius in der Vertikalebene einen Winkel von 25" bildet, Abb. 4;

ein Socony - Vacuum "Eductor mixer" (Strahlsauger- prinzip), etwa im Mittelpunkt des Behalters, Abb. 5 und 6. Uber den Entwurf eines solchen Ruhrers wurde bereits berichtet3).

* ) Vorgetragen bei der internen Fachsitzung des Ausschusses ,,Mis&vorgange" der VDI-Facfiyruppe Verfahrenstechnik am 20. Marz 1958 in Bad Homburg.

Chemie-lng.-Techn. 31. Jahrg. 1959 / Nr . 9 583

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Ausfiihrung der Versuche

Mit den erwahnten Ruhrvorrichtungen wurden 7 Ver- suche ausgefuhrt, wobei zwei Benzin-Fraktionen (Dichten 673 und 743 kg!ms) homogen vermischt wurden. Vorge- legt wurde die leichteste Fraktion, bis der Behalter halb gefullt war, dann wurde eine Portion der anderen Frak- tion langsam unter die vorgelegte Menge eingepumpt. Um dem Mischen wahrend des Einpumpens vorzubeugen, wurde eine ziemlich lange Einfullzeit gewahlt (5 bis 8 h). Darauf wurde eine der Mischvorrichtungen in Gang ge- setzt und der Anfangszeitpunkt des Mischens notiert.

Wahrend des Mischens wurden regelmaRig an verschie- denen Stellen im Behalter Proben gezogen. Die Probeent- nahmestellen sind in Abb. 1 und 2 mit a bis e bezeichnet. Die Dichte der Proben wurde bestimmt. Wenn die Benzin- Fraktionen vollig miteinander vermischt waren und die Dichte also uberall gleich und konstant geworden war,

Abb. 5. Eductor-Mischer im GroDbehalter

Abb. 6. "Eductor mixer" (Strahlsaugerprinzip) im 12 000-mS-Behalter

wurde das Mischen eingestellt. Darauf wurde eine neue Menge Benzin (743 kg/m3) eingepumpt. Auf diese Weise ergaben sich 7 Versuche. Da jede neue Menge Benzin etwa l@/c der schon vorhandenen Flussigkeitsmenge betrug, war der Behalter nach 7 Versuchen fast ganz gefullt.

Im ersten und siebenten Versuch wurde der Pro- pellerruhrer erprobt, die Mischduse wurde im zweiten, dritten und sechsten, und der Eductor-Mischer im vierten und funften Versuch eingeschaltet. Bei den Mischversu- chen mit Mischduse und Eductor-Mischer wurden auch die Umlaufgeschwindigkeit der Flussigkeit durch die Pumpe und der Drudcanstieg uber die Pumpe gemessen. Auf diese Weise war es moglich, den Leistungsbedarf von Mischduse und Eductor-Mischer zu bestimmen. AuRerdem wurde beim Eductor-Mischer mit Hilfe eines Prandtl- Rohres die Stromungsgeschwindigkeit am unteren Ende des vertikalen Rohres gemessen.

Ergebnisse

Die Anderungen der Dichte wahrend des Mischens sind in Abb. 7 bis 9 fur den Propellerruhrer bzw. die Mischduse und den Eductor-Mischer eingetragen. Meist nehmen die Dichteunterschiede zwischen der oberen und unteren Schicht im Anfang nur langsam ab, um nach einer bestimmten Zeit sich ziemlich schnell zu verringern. Dieses Bild des Mischverlaufs ist ahnlich dem, das wir bei fruheren Laboratoriumsversuchen gesehen hatten. Als Ende der Mischzeit wird nun der Zeitpunkt t gewahlt, an dem die Homogenisierung im wesentlichen beendet ist, wobei die Dichteunterschiede also Null oder fast Null geworden sind. Die vollstandige Homogenisierung kann bisweilen mehr Zeit in Anspruch nehmen, wenn Totrau- me von der Mischvorrichtung weit entfernt sind (Zeit t c ) . Der zeitliche Anstieg bis zur vollstandigen Homogeni- sierung war besonders bei der Mischduse (Abb. 8) und beim letzten Versuch mit dem Propellerruhrer mit ganz gefulltem Behalter deutlich zu erkennen. (Abb. 7 oben). Man durfte erwarten, daR die Unterschiede zwischen den fur wesentliche und fur vollstandige Homogenisierung erforderlichen Zeitraumen geringer werden, ja sogar ganz verschwinden, wenn die Wirkung der Mischvorrichtung derart ist, daR beim Mischen die vom Ruhrer verursachte Stromung und Turbulenz auch die weit entfernten Edcen erreichen konnen.

Es ergab sich, daR die Mischzeit in allen Fallen etwa 1 bis 3 h ist. Das ist in Ubereinstimmung mit Erfahrungen von Rushton4) beim Mischen von Blei-Tetraathyl rnit Benzin in einem 12 500-m3-Behalter. Da beim Mischen von Benzin-Fraktionen die Einpumpzeit der zweiten Benzin- Fraktion etwa 8 bis 10 h betragt, ist es vom Gesichtspunkt des Energieverbrauchs her richtiger, wenn mit dem Mi- schen erst kurz vor Beendigung des Einpumpens begon- nen wird. Dazu kommt noch, daR die Mischzeit sowieso wenig verkurzt wird, wenn das Mischen fruher oder sogar gleichzeitig mit dem Einpumpen beginnt.

Um die Mischvorrichtungen miteinander vergleichen zu konnen, wurden auRer den Mischzeiten auch die M i s c h- e n e r g i e n bestimmt. Fur die Mischduse und den Eductor-Mischer ist die Energie gleich dem Produkt des Druckanstiegs und der volumetrischen Umlaufgeschwin- digkeit durch die Pumpe. Fur den Propellerruhrer wurde die Energie nimt gemessen, sondern mit Daten aus der Literatur berechnet. Die Reynoldssche Zahl ,o n@/T des Propellers betrug 3 . 106. Laut Angaben von Rushton und Mitarbb.4,5) ist der Leistungsbedarf L eines exzentrisch angeordneten Propellers: L = 0,3 e n3d5, also gleich dem eines a n der Wand des Behalters angeordneten Propellers. Hierin ist e die Dichte der Flussigkeit, n die Drehzahl und d der Durchmesser des Propellers. In Abb. 10 ist nun der spezifische Energieaufwand L t l V gegen die spezifische Mischzeit tlV aufgetragen. Daraus ergibt sich, daR der Propeller und der Eductor-Mischer etwa gleiche Misch-

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700

?lot i

7

Propeller-Mischung mit Propellerriihrer Abb. 8. Misdung rnit Mischdiise Abb. 9. Mischung mit Eductor-Mischer

Zu Abb. 7 bis 9: t Mischzeit, t, Zeit fur vollstandige Homogenisierung der Mischung.

L I I

rnllstnrdip Hcmgmisfemng Propellerruhrer Miscschduse fduktor- Nmher

42 0,L 0.6 0,s 1 2 S / d L EiGm YRI Nischzeit t / V

Abb. 10. Vergleich der Mischzeit und des Energieaufwandes der untersuchten Riihrer

zeiten bei gleichem Energieaufwand aufweisen. Die Misch- duse brauchte kurzere Zeiten sowie weniger Energie und war in dieser Hinsicht also gunstiger. Fur eine allgemeine Aussage sollen aber auch die Moglichkeiten der Ruhrer unter anderen Bedingungen in Betracht gezogen werden. So haben wir schon festgestellt, da5 bei der Mischduse die Zeit fur vollstandige Homogenisierung wesentlich langer als die Mischzeit werden kann.

Berechnung von Mischzeiten

Es sol1 jetzt untersucht werden, inwiefern es moglich ist, die Mischzeiten aus den anderen Daten zu beredmen. Hierzu werden Formeln abgeleitet, und daneben wird die Gultigkeit der in der Literatur angegebenen Formeln ge- pruft. Die Resultate sind wertvoll im Hinblidc auf das nachher zu erorternde VergroRerungsproblem.

P r o p e l l e r r u h r e r

Bei unseren fruheren Arbeiten*) hat sich ergeben, daR die Mischzeit t dem Verhaltnis zwischen der zu mischen- den Flussigkeitsmenge V und der Forderleistung Q der Mischvorrichtung proportional ist:

V t = m . ~

Q (1).

rn ist eine Proportionalitatskonstante.

Es hat sich gezeigt6), daR die Forderleistung von Propellerruhrern in turbulentem Wasser ohne Dichte- unterschiede durch:

beschrieben werden kann, worin h die vom Propeller be- wirkte Steigung bedeutet. Diese Forderleistung stimmt rnit der von Propellerpumpen und Schiffsschrauben uber- ein. Letztere kann man bei einem Gegendruck von Null durch die halbtheoretische Beziehung:

Q = 0,4nd2h (21

7l Q = f - nd2h 4

beschreiben, worin f den auf 314 projizierten Flacheninhalt des Schraubenblattes darstellt. Bei den ublichen Ruhrern

ist f % 0,5, und somit wird die Forderleistung Q = 0,5 ~~ 4 nd'h = 0,4 n#h, was rnit G1. (2) in Ubereinstimmung ist.

Fur die Mischzeit von Propellerruhrern im turbulenten Gebiet ohne Dichteunterschiede wurde:

.z

V t - 3 __

nd2h gefunden").

Die Proportionalitatskonstante m wird also m- 1,2. Das besagt, daR, sofern es keine Dichteunterschiede gibt, mit Propellerruhrern vollstandige Homogenisierung er- reicht wird, wenn der Inhalt etwa einmal umgewalzt 1st. Erfahrungen mit anderen Ruhrern fuhren zur Annahme, daR diese Aussage auch fur andere Ruhrer Gultigkeit hat und ebenso unter Verhlltnissen, wo Didteunterschiede vorliegen. Dabei gilt dann die Voraussetzung, daR die turbulente Wirkung der Ruhrer so groD ist, daO keine Totraume entstehen.

Wenn aber Dichteunterschiede auftreten, 1aRt sich die Forderleistung des Propellers nicht mehr durch G1. ( 2 ) beschreiben, sondern sie sinkt mit steigender Druckhohe, genau wie bei einer Propellerpurnpe. AnschlieRend an G1. (1) schreiben wir dann:

V nd2h (3) I t = t

wobei die dimensionslose Mischzeit t von der Froudeschen Zahl

[/l.-. ___ ?gHP ( 1 - PI 1

ebhangig ist.

") Vgl. Literatur 2, dort Bild 17 und S. 33.

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Im nichtturbulenten Gebiet wird z auch von der Rey- nolds-Zahl stark beeinfluat. Diese Einflusse sind aus den fruheren Arbeiten bekannt?). Eine Berechnung der Frou- deschen Zahlen fur die beiden Propellerversuche ergibt Fr = 8,4 bzw. Fr = 7,O; die Reynolds-Zahl ist 3 . lo6. Die fruher gefundene Beziehung zwischen z und Fr und zwi- schen z und Re zeigt (nach Extrapolieren der Reynolds- Kurve), daB fur unsere Versuche z = 4,7 und 4,9 ist. Die Mischzeiten konnen dann mit Hilfe von G1. (3) ermittelt werden zu t = 143 min und 242 min. Wird die ein- fache G1. (1) gebraucht und setzt man m = 1,2 und Q = 0,4 nd2h ein, ergibt sich: t = 91 min und 148 min. Ein Vergleich mit den experimentellen Werten ( t = 105 min und 200 min) zeigt, daD letztere zwischen den beiden berechneten Werten liegen und daB die Ubereinstim- mung befriedigend ist. Eine neuerdings von Fox und Gex7) veroffentlichte Formel fur Mischzeiten von Propellerruh- rern fuhrt zu stark abweichenden t-Werten ( t = 6,G min rind 8,4 min).

M i s c h d u s e

Auch in diesem Fall laJ3t sich die Mischzeit berechnen unter der Annahme, daD G1. (1) zutrifft und daB die Kon- stante m = 1 ist. Die gesamte Fordermenge Q ist bei der Mischduse die Summe der im Behalter aus der Duse flie- Renden Menge und der rnit dem Dusenstrom mitgerisse- nen Flussigkeitsmenge. Die mitgerissene Menge laat sich mit Hilfe des Geschwindigkeitsprofils des Dusenstrahls ermitteln. Folsom und Ferguson sind auf diese Weise zu folgendem Ergebnis gekommens).

X Q = 0,23 ~ ~ Q,, (4) d

wobei d den Dusendurchmesser bedeutet.

Der Abstand x entspricht einigermaflen dem Wirkungs- abstand der Duse. Bei einer schlecht entworfenen Misch- diise wird der Abstand x zu klein; dann kann der Dusen- strom nicht weit genug in die Flussigkeit eindringen. Fossett und ProsserO) haben gefunden, daB eine gute Durchmischung stattfindet, wenn fur die DiisenausfluD- geschwindigkeit v gilt:

(5).

Es bedeuten dabei:

d~

0 den Steigungswinkel der Dusenachse gegen die Horizontale (vgl. Abb. 4).

k , eine Konstante, die n o d von dele abhangig ist.

Wenn die Dusengeschwindigkeit dieser Bedingung entspricht, was bei unseren Versuchen gerade der Fall war, erhalt man eine Stromung nach Abb. 4.

den Dichteunterschied zwischen den zu vermischen- den Fliissigkeiten,

Im unteren Teil des Dtisenstroms wird Flussigkeit mitgerissen, die sich im oberen Teil wieder verteilt'O). Wir nehmen jetzt an, daB der Abstand x, wobei immer noch Flussigkeit mitgerissen wird, gerade die Halfte des Abstandes zwischen der Duse und der Oberflache der Flussigkeit ist (siehe auchiO)):

x = 0,5 Hlsin 0 (6).

Durch Einsetzen der Gln. (4) und (6) in G1. (1) ergibt sich mit m = 1 fur die Mischzeit:

D2 sin @ t = 8 , ? ~ dv

Diese Beziehung ist einer von Fossett und Prosserg) abgeleiteten Beziehung sehr ahnlich:

D2 t = K - d v

worin K eine experimentelle Konstante ist.

Der EinfluB von sin @ auf die Mischzeit t ist leider nicht experimentell untersucht worden, so da8 noch nicht festgestellt werden kann, ob die Einfuhrung von sin @ in G1. (7) auch tatsachlich Bedeutung hat. Nehmen wir (3 =25 an, so wird G1. (7) zu:

Die Konstante K in der Formel von Fossett und Pros- ser hatte bei deren Versuchen den Wert 9. Dabei ist aber zu beachten, daB die Mischzeit t hier die fur vollstandige Homogenisierung erforderliche Zeit ist und daR auBer- dem die Einspritzzeit der zweiten Flussigkeit, die etwa die Halfte der Mischzeit betrug, mit einbegriffen ist. Nach Korrigieren auf die Einspritzzeit ergeben die Messungen von Fossett und Prosser t=4D2/dv; dieser Ausdruck ist mit G1. (?a) in guter Ubereinstimmung.

Berechnet man die Mischzeiten fur die drei Mischdu- senversuche mit Hilfe von G1. (7) oder (?a), so erhalt man folgende Werte: t = 80 min, 64 min und 65 min, die be- friedigend mit den Versuchswerten ( t = 60 min, GO min und 80 min) iibereinstimmen.

Die bereits erwahnte Gleichung von Fox und Gex7) fur Mischzeiten von Mischdusen fuhrt zu stark abwei- chenden Werten fur die Mischzeit ( t = 13,2 min, 11,4 rnin und 13,2 min)

I I / , I I l l I 1

10 2 L 6 810' 2 L 6 810' 2 S L mm gemessene Mischzeit

Abb. 11. Vergleich zwischen den nach GI. (7) berechneten und den gemessenen Mischzeiten fur die Mischduse

In Abb. 11 werden die mit G1. (7) berechneten Misch- zeiten rnit den von den genannten Forschern gefundenen verglichen.

E d u c t o r - M i s c h e r

Auch in diesem Fall wollen wir die Mischzeit aus dem Verhaltnis zwischen Flussigkeitsvolumen und Forder- leistung des Mischers errechnen. Da die Stromungsge- schwindigkeit im AusfluD des Eductor-Rohres gemessen wurde, wird die Forderleistung Q experimentell bestimmt. Daraus ergab sich:

Q = 6,7 Q,.

Unter der Annahme, daB m = 1 ist (Gl. 2), wird die Mischzeit dann:

V V t = ~ ~ 0 , 1 5 - .

Q Q,

Die daraus fur die zwei Mischdusenversuche berech- neten Mischzeiten sind t = 124 min und 186 min, die mit

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den Versuchswerten ( t = 120 min und 180 min) sehr gut ubereinstimmen.

Abb. 12 gibt einen Vergleich zwischen berechneten und gemessenen Mischzeiten. Sie zeigt klar, wie weit die nach Fox und Gex7) berechneten Zeiten von den gemesse- nen abweichen.

1 I 1 I ! 1 I l l I I 1

rma? gemessene flischzed

Abb. 12. Vergleich zwischen beredmeten und gemessenen Misch- zeiten fur die drei untersuhten Mischvorrichtungen

VergrSBerungsregeln Bei dem Entwurf von vergroaerten Ruhrbehaltern

braucht man Regeln, mit denen die zwei wichtigen Ruh- rervariablen: Drehzahl und Ruhrerdurchmesser, festge- gelegt werden. Eine rein geometrische VergroOerung wur- de fur sehr groRe Behalter zu sehr groDen Ruhrerdurch- messern und schweren Konstruktionen fuhren. Darum wahlt man im GroRbehalter das Verhaltnis zwischen Ge- faRdurchmesser und Ruhrerdurchmesser wesentlich groRer als im kleinen Modell.

Im allgemeinen werden Ruhrerdrehzahl und Durch- messer dann so gewahlt, daR erstens der spezifische Ener- gieverbrauch LIV gleichgehalten wird und zweitens die Drehzahl im kleinen und groDen Modell etwa dieselbe ist. Setzt man fur die Mischzeit den Wert t = V / Q - Vlnd3 und fur die Energie L den Wert L - en3d5 ein, so ergibt sich - unter der Bedingung, daD LIV und n konstant bleiben -, daR der spezifische Energieaufwand Lt/V dem Wert V0,4 und die spezifische Mischzeit t/V dem Wert V-O>O proportional ist. Wenn bei der VergroRerung die Energie L etwa 30 P S ubersteigt, wird oft die Zahl der Ruhrer auf zwei oder drei vergroDert.

Fur M i s c h d u s e n sind der Dusendurchmesser und die DurchfluRmenge die zwei festzulegenden GroRen. Auch hier konnen zwei Bedingungen gewahlt werden, die sowohl fur die GroBausfuhrung als fur das kleine Modell zutreffen. Die erste Bedingung bezieht sich auf die Dusen- ausflufigeschwindigkeit :

Bei der VergroRerung kann dann v dem Wert Ho>Vsin @ proportional gewahlt werden.

Eine zweite Bedingung wird gefunden, wenn man an- nimmt, daR die MitreiDlange x (siehe Abb. 4) nicht mehr als einige Vielfache des Dusendurchmessers d betragen kann (vgl. a. Rushton und Oldshuea)). Dann gilt also: x - d.

D2 sin @ M i t t - ____

d v und L - @v2 ' vd2 ergibt sich dann bei

konstant gehaltenen Werten fur v sin @lH0,5 und xld, sowie bei x - Hlsin 0, daR der spezifische Energieaufwand Lt/V - Hlsin2 0 ist. Da aber sin 0 fur kleine Werte von @

etwa H I D proportional ist, ergibt sich: Lt D2 V H '

Wird das Verhaltnis von Hohe H zu Durchmesser D bei der VergroRerung konstant gehalten, so andert sich der spezifische Leistungsbedarf L t / V proportional mit V1Is. Die spezifische Mischzeit t/V ist dann D V oder V-0,8s5 proportional.

Fur den Entwurf von Eductor-Mischern sei auf die Literatur3) verwiesen.

N - .~

An dieser Stelle mochte ich den Herren J . W. de Flui- ter und A. P. den Hartog fur ihre wertvolle Mitarbeit den besten Dank aussprechen. Eingeg. 25. Marz 1959 [B 10461

Wichtigsfe Formelzeichen

D Lml Durchmesser des Behalters

d Iml Ruhrer- oder Dusendurchmesser

g [m/s2] Erdbeschleunigung

H lml

h [ml n [s-l] Ruhrerdrehzahl

Leistungsbedarf

Hohe der Flussigkeit im Behalter

vom Propeller bewirkte Steigung

L Wl 0 [m3/s] Forderleistung der Mischvorrichtung

0, [m3/s] Forderleistung der Pumpe

t [sl v ~1 Fliissigkeitsmenge

v [mls]

x [ml

Mischzeit

Geschwindigkeit in der Duse

Axialabstand von der Dusenoffnung

[N s/m9] dynamische Zahigkeit 0 Dusenwinkel

(J [kg/m3] Dichte

z dimensionslose Mischzeit rp Volumenverhaltnis der eingepumpten Flussigkeit

Literatur

l) J. H. Rushton, Annual Reviews in Ind. Engng. Chem. 2, J. G . van de Vusse, Diss. Delft (1953) ferner Chem. Engng.

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Berichtigung Chemie und Chemiebedarf auf der Deutschen Industrie - Messe

Hannover 1959

In unserem Bericht uber die Deutsche Industrie - Messe Hannover 1959 in dieser Ztschr. 31, 445173 119591 sind auf S. 449 die von der Firma Riedel de Haen, Seelze b. Hannover, herge- stellten fungiziden und bakteriziden Zusatze zu Anstrichmitteln, plastischen Massen, Papier, Textilien usw. erwahnt. Der Wirk- stoff von Mergal 0 30 ist Phenylquedcsilberoleat, der von Mergal A 25 Phenylquecksilberacetat (und nicht Quedcsilber- oleat bzw. Quedcsilberacetat).

Bei den Aufnahmen der Schimmelteste in Abb. 2 enthalt selbstverstandlich die nicht befallene linke Probe 1,5O/o Mergal 10, wahrend die rechte Kontrollprobe keinen Zusatz enthalt.

ChemlQ-Ing.-Tedm. 31. Jahrg. 1959 I W r 9 587