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1.3 Stand des Wissens 6
1.3 Stand des Wissens
In der Literatur existiert eine Vielzahl von Arbeiten, die sich mit der
Fluiddynamik in begasten Rührkesseln befassen. Ein Großteil dieser
Arbeiten behandelt allerdings konkrete Anwendungsfälle an speziellen
Rührkesselanordnungen. Die an diesen Kesseln gewonnenen Ergebnisse
entziehen sich oft wegen der nicht gegebenen geometrischen
Ähnlichkeit einem Vergleich mit anderen Publikationen.
Die Arbeiten, in denen geometrisch ähnliche begaste Standard-Rührkessel
untersucht wurden, können in die folgenden drei Gruppen untergliedert
werden:
• Globale, bilanzierende Untersuchungen
• Lokale Untersuchungen der Fluiddynamik der flüssigen Phase
• Lokale Untersuchungen der dispersen Phase
Die globalen Untersuchungen begaster Rührkessel bilanzieren um den
gesamten Rührkessel, ohne auf die einzelnen im Kessel ablaufenden
Prozesse einzugehen. Untersucht werden unter anderem die Leistungsaufnahme,
die Betriebsgrenzen, der Gasgehalt oder das Produkt
aus volumenbezogener Phasengrenzfläche und Stoffübergangskoeffizient,
k L a.
Die an der Rührerwelle aufgenommene Leistung in Abhängigkeit der
Rührerart und des Betriebspunktes wird in vielen Arbeiten bestimmt
(z.B.: [6, 8, 30, 36, 40, 60, 73]). Die Leistung nimmt mit steigendem
Gasgehalt wegen der abnehmenden mittleren Dichte des Zweiphasengemisches
ab. Darüber hinaus werden Gaspolster hinter den
Rührerblättern von Rushton-Turbinen beobachtet, die zu einer Erniedrigung
des Widerstandsbeiwertes des Rührers und damit zu einer
verringerten Leistungsaufnahme führen (z.B.: [8, 36, 60, 30, 73]).
Die Untersuchungen resultieren in empirisch gewonnenen Beziehungen,
mit denen die Leistungsaufnahme von begasten Rührern auf die
von unbegasten Rührern bezogen wird (z.B.: [6, 16, 37]).
Nach Judat [40] und Zlokarnik [97] ist dieses Vorgehen jedoch nur
zielführend, wenn durch die Verhältnisbildung die Abhängigkeit der