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Blasenfragmenten mit der Stärke des turbulenten Scherfeldes in der
Flüssigkeit und der Größe der Primärblase wächst.
Auf Basis der experimentellen Ergebnisse und eines der Literatur
entnommenen Modells zur Beschreibung der Blasenzerteilung in Blasensäulen,
das auf die Rührkesselströmung angepasst wird, wird
eine erweiterte Modellvorstellung entwickelt, um die untersuchten
Rührer hinsichtlich ihrer Dispergierwirkung miteinander vergleichen
zu können.
Dieses Modell geht davon aus, dass die Größe der Primärblasen einen
wesentlichen Einfluss auf den Dispergiervorgang hat und der Sauterdurchmesser
eine Funktion der Dispergierung und der Strömung
der Flüssigkeit ist. Es werden Beziehungen angegeben, mit denen
die Anzahl und die Größe der bei der Dispergierung entstehenden
Blasenfragmente berechnet werden können. Grundlage dafür ist die
Instabilität der Primärblase, mit der berücksichtigt wird, um wie
viel die zu zerteilende Primärblase größer ist als die maximal stabile
Blase. Es wird gezeigt, dass um so kleinere Blasenfragmente aus einer
Primärblase gerissen werden, je instabiler diese ist. Mit Kenntnis
der Anzahl und der Größenverteilung der Blasen, die bei der Dispergierung
einer Primärblase entstehen, wird schließlich abgeschätzt,
welcher Anteil der Blasen in der Rührkesselströmung gehalten werden
kann und wie groß der Anteil ist, der den Rührkessel direkt
verlässt. Dies wird den gemessenen Anzahlverteilungen der Blasengrößen
gegenübergestellt und so auf die unterschiedliche Verweilzeit
unterschiedlicher großer Blasen geschlossen.
Aus der Modellvorstellung wird ein Vorgehen zur Auswahl einer effizienten
Rührkesselanordnung abgeleitet. Das in den Rührkessel eingebrachte
Gas wird dann optimal genutzt, wenn die generierten Blasen
eine sehr enge Verweilzeitverteilung haben. Daraus folgt, dass
die der bei der Dispergierung gebildeten Blasen nur geringe Größenunterschiede
aufweisen dürfen. Daraus abgeleitet darf die Primärblasengröße
die maximal stabile Blasengröße nur geringfügig überschreiten.
Die Größe der Düse und die Gasbelastung muss daher auf die
Rührerart und den Betriebspunkt abgestimmt werden. Der Rührer
muss in der Flüssigkeit eine Strömung erzeugen, die so stark ist, dass