Arbeitsweise

Statiflo Mischer können in vielen Bereichen der Prozessindustrie eingesetzt werden. Hierzu zählen unter anderem Verblendungen, Dosierungen, die Herstellung von Emulsionen und Dispersionen, Wärmetausch in laminarer Strömung, Massentransfer und Strömungsreaktionen.

Diese Prozesse können in folgende Gruppen unterteilt werden:

 

 

Strömungsteilung

Der Hauptanteil der Mischung in laminarer Strömung (Reynolds < 2000) ist die Strömungsteilung. Die Statiflo – Elemente STT, STS und STL sind entweder Helix- oder pseudohelixförmig. Die um 180° nach links und rechts gewendelten Elemente werden abwechselnd hintereinander in das Mischrohr eingesetzt. Die Auslaufkante des ersten Elements steht dabei in einem Winkel von 90° zur Einlaufkante des 2. Elements. Bei der Strömung teilt die Einlaufkante des ersten Mischelements die Flüssigkeit in 2 Ströme und rotiert diese dann um 180°. Das zweite Element teilt den Strom erneut, gefolgt von einer weiteren Rotation in die umgekehrte Richtung. Das dritte Element wiederholt diesen Prozess mit einer weiteren Aufteilung und Rotation. Mit steigender Anzahl an Mischelementen, bzw. Teilungen nimmt die gebildete Lagenschichtdicke ab. Typische Anwendungen benötigen 12 – 24 Mischelemente für eine komplette Durchmischung. Die Mischgüte ist eine Funktion vom Durchmesser des Mischers, sowie der Anzahl der Elemente. In laminarem Strömungsregime ist die Mischgüte unabhängig von der Durchflussmenge und der Viskosität.

Bei höheren Reynoldszahlen (> 2000) greift ein zweiter Mechanismus simultan zur Strömungsteilung. Dieser ist extrem wichtig für den gesamten Mischprozess.

Die radiale Mischung

Normalerweise ist die Viskosität der zu Mischenden Flüssigkeiten in turbulenter Strömung geringer als in laminarer Strömung. Die Form der Elemente versetzt die Flüssigkeit jetzt in Rotation, die mit jedem Element seine Richtung wechselt. Das Medium wird kontinuierlich von der Rohrmitte zur Rohrwand bewegt und zurück. Der Übergang zwischen zwei Elementen ist eine hoch turbulente Zone. Hier werden ganz schnell Unterschiede von z.B. Medienzusammensetzung, Farbe, pH-Werten, Temperaturen oder Geschwindigkeiten ausgeglichen.

Die Anzahl an Mischelementen, die für eine komplette homogene Mischung benötigt wird ist wesentlich geringer als in laminarer Strömung. Sie variiert von 1,5 bis 4 Elementen.

Der radiale Mischmechanismus ist äußerst wichtig zur Reduzierung von Unterschieden in der radialen Strömungsgeschwindigkeit, und damit der Scherrate.

Diese gleichmäßige Scherung sorgt für eine vorhersagbare Tröpfchenverteilung und – größe.

Ca. 80% der dispergierten Tröpfchen liegen in einem Spektrum von ±20% der mittleren Tröpfchengröße.

Ein konventionelles Rohr, ohne kontrollierte Mischung, liefert eine weite Bandbreite an Tröpfchengrößen. Dies wiederum liefert eine wesentlich geringere Oberfläche für einen innigen Kontakt zwischen beiden Phasen.Die mittler Tröpfchengröße ist abhängig von der Geschwindigkeit und der Anzahl der Mischelemente im Dispersionsmischer. In der Regel wird die endgültige Tröpfchengröße nach 4 Mischelementen erreicht.

Bei der Auslegung von Rohrleitungen sind Gase lediglich Flüssigkeiten mit einer geringen Viskosität. Der statische Mischer wird ebenfalls nach der Klassifizierung „Flüssig / Flüssig turbulente Strömung“ ausgelegt.

Beides, Strömungsteilung und Radialmischung treten bei dieser Variante auf. Die Bedingungen im statischen Mischer sind komplex und abhängig von vielen Parametern, die noch genauer untersucht werden müssen.