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2.2 Zweiphasige Strömung im Rührkessel 31
Bei weiter steigender Gasbelastung verarmt der Bereich unterhalb
der Rührerebene zunehmend an Gasblasen. Die Strömungsumkehr
im oberen Bereich des Rührkessels verstärkt sich (Abb. 6 D). Oberhalb
einer bestimmten Begasungsrate kippt die Strömung im gesamten
Kessel als Folge des Gasdurchbruchs im Bereich der Rührerwelle
um. Der Rührer hat seine Dispergierfähigkeit verloren und ist “geflutet”(Abb.
6 E).
Bei niedrigviskosen Flüssigkeiten ist der Flutpunkt eine klar definierbare
von der Rührerdrehzahl abhängige Betriebsgrenze. Durch
die Erhöhung der Drehzahl lässt sich der Überflutungszustand wieder
beseitigen [7, 98]. Bei der Begasung höher viskoser Flüssigkeiten
lassen sich die in Abb. 6 skizzierten Zustände nicht mehr klar unterscheiden.
Sie gehen vielmehr fließend ineinander über.
2.2.4 Einfluss des Gasgehalts auf den Leistungseintrag
Die Leistungsaufnahme P eines Rührers in einer unbegasten Flüssigkeit
kann bei Kenntnis seiner Newtonzahl mit Gl. 2 errechnet werden.
In begasten Rührkesseln werden die Prozessparameter in Gl. 2 um
den Gasdurchsatz ˙V G und um die Erdbeschleunigung g erweitert, weil
wegen des großen Dichteunterschiedes zwischen den beiden Phasen
∆ρ der Auftrieb berücksichtigt werden muss.
Für den dem Kessel zugeführten Gasvolumenstrom ˙V G wird in der
Literatur eine dimensionslose Gasbelastung Q G angegeben:
Q G =
˙V G
nd 3 R
. (30)
Die Einleitung eines Gasstromes in einen Rührkessel hat wegen der
mit steigendem Gasgehalt sinkenden mittleren Dichte des Stoffsystems
Gas-Flüssigkeit bei konstanter Drehzahl einen Abfall der aufgenommenen
Rührerleistung zur Folge (vgl. Gl. 2; z.B.: [98]).
Judat [40] beschreibt diese Abhängigkeit der Newtonzahl vom Gasdurchsatz
Q G für die Rushton-Turbine mit Gl. 31:
Ne g =1, 5+(0, 5 Q 0.0075
G + 1600 Q 2,6
G )−1 . (31)