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6.4 Bewertung der Modellvorstellung und Vergleich der untersuchten Rührer134
6.4 Bewertung der Modellvorstellung und Vergleich
der untersuchten Rührer
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Messungen zeigen, dass
eine korrekte Bestimmung des Grades der Dispergierung auf Basis
des maximal stabilen Blasendurchmessers und der maximalen Energiedissipationsrate
nicht möglich ist (vgl. Abb. 45). Vielmehr muss
der Zusammenhang zwischen der Primärblasengröße und der Blasendispergierung
im Scherfeld des Rührers sowie der durch den Rührer
induzierten Flüssigkeitsströmung berücksichtigt werden.
Die hier entwickelte Modellvorstellung berücksichtigt diese Forderungen.
Die Primärblasengröße wird dem maximal stabilen Blasendurchmesser
gegenübergestellt. Der Betrag, um den die Primärblasen
die maximal stabile Blasengröße überschreiten, ist ein Maß für
die Instabilität der Blase und hat einen wesentlichen Einfluss auf
die Größe der bei der Dispergierung entstehenden Blasenfragmente
(vgl. Abb. 49). Wie viele Tochterblasen welcher Größe aus einer
Primärblase im statistischen Mittel gebildet werden, wird mit Hilfe
der auf die Rührkesselströmung angepassten Blasenzerfallskernfunktion
von Lehr [54] errechnet. Die beispielhafte Auswertung eines Betriebspunktes
mit dieser Funktion zeigt die gute Übereinstimmung
zwischen Rechnung und Messung.
Die Kenntnis der Größe der Blasen, die bei der Dispergierung entstehen
(Tochterblasen) bzw. übrigbleiben (Restblasen) ist wesentlich,
um – abhängig von dem vom jeweiligen Rührer erzeugten globalen
Strömungsfeld der Flüssigkeit – zu bestimmen, welcher Anteil
der Blasen im Rührkessel gehalten werden kann und welcher Anteil
den Rührkessel direkt verlässt. Damit wird im Gegensatz zu den
Ansätzen in der Literatur (vgl. Kap. 2.2.5) zwischen dem Sauterdurchmesser
der Blasen, die bei der Dispergierung entstehen, und
dem Sauterdurchmesser aller Blasen im Kessel unterschieden.
Die genaue Bestimmung des Grades der Dispergierung und des sich
einstellenden Sauterdurchmessers ist wegen der äußerst komplexen
Strömung in einem Rührkessel nur numerisch möglich. Allerdings
können die in dieser Arbeit untersuchten Rührer mit der Verein-