Kleinerer Druckverlust bei gleicher Leistung

Alain Georg, Daniel Altenburger und Tobias Vögeli

Der CSE-X-Mischer von Fluitec besteht aus einem Gerüst gegeneinander geneigter Stege. Jeweils um 90° verdreht angeordnet, bilden mehrere Elemente das Mischaggregat. Die Anzahl der Stege ist abhängig von der Mischaufgabe und dem Durchmesser des Mischers. Üblicherweise wird der CSE-X mit vier, sechs oder acht Stegen bestückt.

CSE-X-Mischer mit hohen Stegzahlen benötigen eine Vielzahl von Schweißverbindungen, was den Preis für die Mischelemente erhöht. Aus diesem Grund untersuchte der Hersteller speziell die Mischleistung von Mischelementen mit vier Stegen. Die Untersuchungen ergaben, dass bei kleineren Nennweiten die Mischleistung durch die Anzahl der Stege nur geringfügig beeinflusst wird. Der Druckverlust reduziert sich jedoch bei gleicher Nennweite mit zusätzlich taillierten Stegen bis zu 60 %. Zusätzlich wird heute der CSE-X mit einem Spezialverfahren hergestellt, um gerade bei kleinen Nennweiten <DN50 die Herstellkosten zu reduzieren.

Bei laminarer Schleichströmung wird die Mischgüte von löslichen Mischaufgaben größtenteils durch das Volumenstromverhältnis beeinflusst. Zusätzliche Parameter wie Viskositätsverhältnisse, Schergeschwindigkeit, Verweilzeit und Froude-zahl werden in umfangreichen Programmen berücksichtigt. Fluitec definiert die Mischleistung generell mit dem Variationskoeffizienten CoV. Detaillierte Berechnungsgrundlagen liefert das Unternehmen mit seiner Druckvorlage 11.030.

Im laminaren Strömungsbereich gilt für einen statischen Mischer in einem Rohr:

ΔpL = 32 z h v L/D2

Für den Vergleich der Druckverluste bei Statikmischern mit gleicher Nennweite und einem Variationskoeffizienten CoV von 0,01 werden üblicherweise der z-Faktor und die relative Länge L/D benötigt. Der Widerstand im Mischer kann somit bei gleicher Nennweite, Konzentration und Homogenität wie folgt ermittelt werden:

Widerstand = 32 x z-Faktor x relative Länge Das Leistungsvermögen verdeutlicht der Vergleich zweier Mischer bei einer Konzentration von 1 %. Beim CSE-X/4–09 mit der Nennweite DN50, vier Stegen und einer relativen Länge L/D 17 beträgt der z-Faktor ca. 13.1 und der Widerstandswert errechnet sich mit 17 x 32 x 13.1 zu 7126. Beim CSE-X/8-Mischer DN50 mit acht Stegen beträgt die relative Länge L/D 15, der z-Faktor ist vergleichbar ca. 35. Der Widerstand errechnet sich dann mit 15 x 32 x 32 zu einem Wert von 16800.

Bei vergleichbarer Mischgüte benötigt der CSE-X/4–09-Mischer mit vier Stegen zwei Mischelemente mehr als der CSE-X/8, erzeugt jedoch einen ca. 60 % kleineren Druckverlust. Aufgrund des niedrigeren Energieeintrages bei entsprechend hoher Mischleistung hat sich der Hersteller bei kleinen Nennweiten auf den CSE-X/4–09-Mischer spezialisiert. Große Nennweiten sind auf Wunsch mit sechs, acht und zehn Stegen erhältlich.

Die CSE-X-Mischer zeichnen sich durch eine hohe Mischleistung bei kurzer Einbaustrecke aus. Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass sie ein ausgezeichnetes Verweilzeitverhalten aufweisen und dass sie sich stark einer idealen Pfropfenströmung annähern. Dies weist auf ein gutes Selbstreinigungsverhalten hin, das speziell bei hygienischen Anwendungen von höchster Bedeutung ist.

Die Untersuchungen wurden mit Glukosesirup im Viskositätsbereich von 10 bis 400 Pas durchgeführt. Während die Farbadditive im Leerrohr noch an der Rohrwand hafteten, waren diese in den CSE-X-Mischern bereits nicht mehr sichtbar. Mit den Mischern lassen sich Bodenstein-Zahlen von >100 sicher realisieren.

Die statischen CSE-X-Mischer lassen sich unter anderem in folgenden Anwendungsbereichen einsetzen:

Online-Info www.cav.de/0510461