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6.3 Vereinfachte Bestimmung der Blasengrößenverteilung im Rührkessel 133
zurückzuführen. Die mittlere Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit
aus dem oberen Wirbel zur Rührerebene hin strömt, beträgt nach den
Messungen von Schäfer [82] 15% der Rührerumfangsgeschwindigkeit
(vgl. Kap. 2.1.3). In dem oberen Flüssigkeitswirbel können nur
Blasen gehalten werden, die eine Aufstiegsgeschwindigkeit haben, die
geringer ist als diese Zulaufgeschwindigkeit. Die maximale Aufstiegsgeschwindigkeit
beträgt am untersuchten Betriebspunkt:
w max =0, 15 · u tip =0, 15 · π 500 U/min 0, 04 m =0, 157 m/s.
Mit Hilfe von Abb. 5 ergibt sich daraus der maximale Durchmesser,
der im Kessel gehalten werden kann, zu:
d ′ max =0, 8 mm.
Dass schon geringfügig größere Blasen nicht mehr durch die abwärts
gerichtete Flüssigkeitsströmung in die Rührerebene mitgeschleppt
werden, zeigen die Hochgeschwindigkeitsaufnahmen an diesem Betriebspunkt
(Abb. 42, Pfeil).
Mit Kenntnis des maximalen Durchmessers der Blasen, die die
Rushton-Turbine am untersuchten Betriebspunkt im Rühkessel halten
kann, ergibt sich, dass sowohl die Restblasen als auch die größeren
gebildeten Tochterblasen den Rührkessel direkt verlassen und die
kleineren Tochterblasen sich in den beiden Flüssigkeitswirbeln anreichern
(vgl. Kap. 5.3). Dies resultiert in der in Abb. 31 gezeigten
experimentell bestimmten Anzahlverteilung der Blasendurchmesser,
in der die überwiegende Anzahl der Blasen auf die kleineren Durchmesserklassen
vereinigt ist.
Als wichtiges Ergebnis lässt sich somit festhalten:
Wenn bei der Blasendispergierung Restblasen einer Größe das Scherfeld
des Rührers verlassen, die nicht im Rührkessel gehalten werden
können, kommt es zu einer Anreicherung kleinerer Blasen im Flüssigkeitswirbel
und somit zu einer Verringerung des über alle Blasen gemittelten
Sauterdurchmessers. Der Sauterdurchmesser ist damit eine
Funktion der Blasendispergierung sowie der Strömung und der
Stoffwerte der Flüssigkeit.