Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de

1.1 Einführung 2
Der Stofftransportkoeffizient k L berücksichtigt die Diffusion des übergehenden
Stoffes durch die flüssigkeitsseitige Grenzschicht und stellt
den limitierenden Geschwindigkeitsschritt für den Stofftransport dar.
Der Stofftransportkoeffizient kann in beschränktem Maße über die
Dicke der Grenzschicht beeinflusst werden [98]. Diese ist eine Funktion
der Relativgeschwindigkeit zwischen der Blase und der sie umgebenden
Flüssigkeit. Durch eine Erhöhung der Relativgeschwindigkeit
kann die Grenzschichtdicke verringert und damit der Stofftransportkoeffizient
vergrößert werden [69].
Weder der Konzentrationsgradient noch der Stofftransportkoeffizient
kann wesentlich verändert werden, da beide als Stoffeigenschaften des
gegebenen Trennproblems festgelegt sind. Daher ist eine signifikante
Intensivierung des Stofftransportes nur durch die Vergrößerung der
Phasengrenzfläche A möglich. Dies wird in einem Rührkessel durch
die Dispergierung des Gases erreicht, in dem möglichst kleine Blasen
und damit eine große Phasengrenzfläche erzeugt werden.
Die Gasdispergierung erfolgt dabei in zwei Schritten: durch die Einbringung
des Gases in den Rührkessel und durch die weitere Zerteilung
der Blasen durch den Rührer.
Die Art der Einbringung, im Allgemeinen über Düsen, Fritten oder
Lochplatten, bestimmt die Größenverteilung der Primärblasen. Je
nach Größe der Primärblasen muss der Rührer zwei unterschiedliche
Aufgaben erfüllen: die weitere Zerteilung der Primärblasen sowie
die Förderung und Durchmischung von Flüssigkeit und Blasen. Die
Auswahl des Rührers richtet sich danach, welche dieser Aufgaben im
Vordergrund steht, weil ein strömungsmechanisch gutes Förderorgan
kein gutes Dispergierorgan ist. Beide Funktionen kann ein Rührer
nur im Rahmen eines Kompromisses erfüllen [42].
Demnach müssen die Zusammenhänge zwischen Rührerart und dem
in der Flüssigkeit induzierten Strömungsfeld sowie zwischen dem
Strömungsfeld und dem Grad der Gasdispergierung bekannt sein.
Der Grad der Dispergierung wird durch die sich einstellende Blasengrößenverteilung
und den Gasgehalt (Hold-up) beschrieben. Bei
Kenntnis dieser Größen ist die dem Stoffübergang zur Verfügung
stehende Phasengrenzfläche, der mittlere Durchmesser und die mitt-