MECHANISCHE STOFFVEREINIGUNG
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- Babette Thomas
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1 MECHANISCHE STOFFVEREINIGUNG
2 1 EINLEITUNG Das Ziel ist die gleichmäßige Vereinigung verschiedener Stoffe unter Einwirkung mechanischer Kräfte oder Kraftfelder. Prinzipiell besteht die Möglichkeit der Vereinigung aller Aggregatszustände untereinander. fest-fest: Mischen, Kneten, Kompaktieren, Sintern, Pressen, Granulieren fest-flüssig: Rühren, Suspendieren fest-gasförmig: pneumat. Fördern, Fließbett, Wirbelschicht flüssig-flüssig: Emulgieren, Rühren flüssig-gasförmig: Rühren, Sprühen, Begasen gasförmig-gasfg.: Mischen Begriffe: Die disperse Phase wird im Dispersionsmittel (Phase im Überschuss) verteilt. echte Lösung: Teilchengröße unter 10-8 m (0,01 µm) kolloide Lösung: 1 µm > d p >0,01 µm Suspension: d p > 1 µm Emulsion: Nicht mischbare Flüssigkeiten, die so fein verteilt sind, dass sie sich nicht entmischen. Die entstehenden Produkte können selbst Endprodukt sein oder Ausgangsprodukte für weitere chemische Reaktionen. Aufgaben: a) gleichmäßige Verteilung (homogenisieren) b) Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit c) vollständige chemische Umsetzung d) chemische Wirkung verschiedener Stoffe gleichzeitig zur Anwendung bringen e) besserer Wärmeübegang oder Wärmetransport 2 KNETEN Kneten ist ein Mischverfahren, bei dem das zu verarbeitende hochviskose, plastische oder pastöse Mischgut hohen Scherkräften und Stauchungen unterworfen wird. Keine Mischung durch Turbulenz! Kneten vereinigt feste, flüssige und plastische Stoffe durch kräftig wirkende Knetwerkzeuge (=hoher Energieverbrauch). Dadurch entsteht eine große Wärmeentwicklung die meistens durch Kühlung abgeführt werden muss.(doppelmantel, Kanäle, Rippen). Die Knetorgane müssen, um enge Scherspalte zu erreichen, den größten Teil des Mischraumes ausfüllen. Durch Temperaturregelung wird die Viskosität beeinflusst, so dass eventuell ein besseres Haften des Gutes an der Wand erreicht wird (Erhöhung der Scherbeanspruchung). Das APA-Stoffvereinigung.doc Seite 1 von 21
3 Anhaften darf aber nicht dauerhaft sein, daher müssen Schaber die anhaftende Schicht auch wieder entfernen. Zur besseren Reinigung sind die Kneter meist einfach und weitgehend zerlegbar. Anwendung: Thermoplastschnecken Pasten plastische Substanzen teigige und breiige Stoffe zb.: Kaolin, Bitumen, Brotteig, Russ-Öl-Paste, Zahnpaste, Gummi Einteilung: Schaufelkneter Schneckenkneter diskontinuierlich kontinuierlich 2.1 Schaufelkneter Im allgemeinen rotieren 2 Knetschaufeln (oder Nocken) gegenläufig, mit unterschiedlicher Drehzahl, in einem Trog. a) Doppelmuldenkneter Das Mischgut besitzt eine freie und unbelastete Oberfläche Oft ist n 1 > n 2 (1,4 bis 2 fach) Teilweise ist der Abstand so eng, dass ein Werkzeug das andere abschert. P bis 400 kw b) Innenmischer n 1 n 2 Besonders große Scherkräfte, weil das Mischgut durch einen Stempel in den Mischraum gepresst wird. F G Heiz- oder Kühlmantel c) Planetenkneter 2 Bewegungen sind überlagert: Drehung um die eigene Achse und Drehung um die Mischraumachse. Schaber Knet (Misch)- Werkzeug (läuft um) angetriebene Hohlwelle feststehende Welle APA-Stoffvereinigung.doc Seite 2 von 21
4 2.2 Schneckenkneter Transportieren das Mischgut und erzeugen dabei einen Mischeffekt durch Scherung zwischen bewegten und gerade an der Wand oder Schnecke haftenden Schichten. Die Scherwirkung wird häufig durch Einbauten, durch konische Abschnitte oder exzentrische Lage der Schnecke verstärkt. Manchmal auch zusätzliche oszillierende axiale Bewegung der Schnecke. geheizt oder gekühlt Funktionieren ähnlich wie ein Fleischwolf! Doppelwellenkneter sind durch gesteigerte Wirkung gekennzeichnet, wodurch Einbauten meist überflüssig werden. Anwendung: Elektrodenmasse, Thermoplaste bei Kunststoffspritzmamaschinen und Extruder. φ mm 0,5-3 t/h P = kw 3 MISCHEN Vereinigen zweier Phasen, ausgenommen flg. - flg. und flg. - fest durch Turbulenzen. 3.1 Mischen von Gasen Das Mischen von Gasen ist in der Regel kein Problem. Diffusion und Konvektion führen in kurzer Zeit zu einer homogenen Vermischung. Für kontinuierliche Prozesse in der Technik (zb. NH 3 -Synthese: 0,003 sec) oder Verbrennungen ist die Mischzeit trotzdem oft zu lang und muss beschleunigt werden Bekannteste Anwendung ist der Schweißbrenner. Die Ausströmgeschwindigkeit des Gasgemisches muss der Verbrennungsgeschwindigkeit entsprechen (bei O 2 -Azetylen: ca. 13 m/s). Die bekanntesten Industriebrenner die ebenfalls dem Injektorprinzip folgen sind der Parallelstrombrenner und der Wirbelstrombrenner. Luft Gas Ventil für Zusatzluft APA-Stoffvereinigung.doc Gas Seite 3 von 21 Luft
5 3.2 Mischen von Gasen mit Flüssigkeiten Hauptanteil: Gas Flüssigkeit Absorptionsturm Gaslöser Sprühturm Rieselturm mechan. RK pneumat. RK Gaslöser Die Gasblasen müssen verkleinert werden, um eine größere Oberfläche zu erreichen. Gleichzeitig erhöht sich dadurch auch deren Verweilzeit in der Flüssigkeit. Höherer Druck fördert das Lösen des Gases. a) mechanischer Rührkessel Flüssigkeit Gas zum Verdichter Gas vom Verdichter Flüssigkeits-Gas-Gemisch Das Begasen der Flüssigkeit kann auch mit Hohlrührern erfolgen Flüssigkeit Luft Flüssigkeits-Gas-Gemisch Flüssigkei t Gas zum Verdichter b) pneumatischer Rührkessel funktioniert ähnlich dem Einblasen von Luft mit einem Strohhalm. Das Gas muss mit hohem Strömungsdruck eingebracht werden. Eine Abwandlung davon ist die Blasensäule, bei der leicht Gas vom Verdichter APA-Stoffvereinigung.doc Seite 4 von 21 Flüssigkeits-Gas-Gemisch
6 lösliches Gas durch eine Flüssigkeit perlt Absorptionsturm Für die Mischung gut löslicher Gase oder langsam ablaufender Reaktionen (Gasüberschuss erforderlich) werden Sprüh- und Rieseltürme verwendet. Häufig auch eine Kombination von beiden. Zur Vergrößerung der Stoffaustauschfläche werden Füllkörper oder Rieselbleche zusätzlich eingesetzt. Flüssigkeit Packung Flüssigkeits- Gas-Gemisch Gas Frischgas Kombinierter Sprüh- und Rieselturm Sprühen: erzielt Tropfendurchmesser zwischen 20 µm und 1 mm. Einsatz beim Sprühtrocknen, in Gaswaschanlagen, in Kühlanlagen, Absorptionstürmen sowie Klimaanlagen. Lochbodensprüher: einheitliche Tropfendurchmesser ohne äussere Druck- oder Sogwirkung. Dampfdrucksprüher: Schon 1% Verdampfen der austretenden, überhitzten Flüssigkeit reicht für die Sprühwirkung aus. Kreiselkraftdüsen: Flüssigkeit wird in den Düsen in Rotation versetzt (Drall) Segnerräder: nutzen die Reaktionskraft des austretenden Flüssigkeitsstrahls als Antrieb für die Umdrehung Sprühscheiben: Der Rotationsantrieb erfolgt mechanisch. und Sprühkörbe 3.3 Mischen von Gasen mit Feststoffen Fließbett- und Wirbelschichtverfahren Gewinnt zunehmend an Bedeutung, da dabei ausgezeichnete Bedingungen für den Wärme- und Stoffaustausch herrschen Gas Mischraum Feststoff poröse Platte Gas Pneumatische Förderung Vorübergehend wird ein Fließbett oder eine Wirbelschicht (Flugschicht) erzeugt, um Feststoffteilchen im Gasstrom zu transportieren. Dabei lassen sich auch noch andere Grundoperationen APA-Stoffvereinigung.doc Seite 5 von 21
7 durchführen: Mischen, Trocknen, Gas-Feststoffreaktionen. (zb. Kohlestaubfeuerung in Dampfkraftanlagen) Feststoff Abscheider Abluft Filter Luft Zellrad Luft Feststoff- Zuteiler Pneumat. Druckförderanlage Feststoff Fließbett Achtung auf richtige Geschwindigkeit! Zuviel oder zuwenig führt zur Entmischung. poröse Schicht (Tücher oder Fritten Häufig taucht dabei der Begriff der Beladung auf: Y = w d p kg Feststoff kg Luft 0, m/s 0,05-2 mm 3.4 Mischen von Feststoffen Der Mischeffekt wird nur dann erreicht, wenn die einzelnen Komponenten möglichst hohe Relativgeschwindigkeiten zueinander aufweisen. Alle Gutsbewegungen, die parallel in gleicher Richtung verlaufen, sind sinnlos. Die Schwierigkeiten beim Mischen nehmen zu: je unterschiedlicher der Kornaufbau ist je unterschiedlicher die Dichte ist je mehr der Feuchtigkeitsgehalt abnimmt (mit Einschränkungen) Einteilung: 1.pneumatische Mischer 2.Freifallmischer (Trommel rotiert) 3.Zwangsmischer (rotierende Werkzeuge) Pneumatische Mischer APA-Stoffvereinigung.doc Seite 6 von 21
8 Besonders für trockene Stäube. Bildung einer Wirbelschicht durch Belüften des gesamten Querschnittes (V bis 400 m 3 ) Freifallmischer a) Trommelmischer Auch mit Einbauten (verkürzen die Mischzeit wesentlich) b) Konusmischer typischer Vertreter ist die Betonmischmaschine. Die Trommel ist kippbar und somit entleerbar (teilweise auch mit Retourlauf). Trommeleinbauten c) kontinuierlicher Trommelmischer Trommelantriebe: a) Reibung b) Zahnrad (für lange schwere Trommeln) Zahnrad für Trommelantrieb Austragsschnecke Stützrolle Zwangsmischer a) Schneckenmischer b) Schaufelmischer APA-Stoffvereinigung.doc Seite 7 von 21
9 c) Kegelschneckenmischer d) Zweiwellen-Zwangsmischer c) Tellermischer M M hochklappbarer Galgen eigentliches Mischorgan Quirl Abschälnase Ablenknase Teller hat keinen eigenen Antrieb. Steht häufig auf Rollen und kann wegtransportiert werden. 4 RÜHREN Vereinigung von flüssig-flüssig und flüssig-fest. Hauptaufgaben: Mischen, Emulgieren, Begasen, Suspendieren, Wärmeübergang Meist erzeugt ein mit Einzelantrieb versehener Rührer Turbulenzströmungen, teilweise unterstützt durch Strombrecher. Die entstehenden Wirbel vermischen die Komponenten. Gleichzeitig entsteht ein Austausch von Ober-, Mittel- und Randschichten. Vorwiegend diskontinuierlicher Betrieb (Chargenbetrieb engl. "batch") APA-Stoffvereinigung.doc Seite 8 von 21
10 Motor mit Getriebe u/o Riementrieb Zulaufstutzen Laterne (= Lagerung + Dichtung) Analysestutzen Heizdampf (Kühlwasser ablauf) Prallblech Strombrecher Mannloch: Reinigungs- und Montageöffnung (nicht eingezeichnet) Pratze (Auflager) Heizmantel Kondensat (Kühlwasser läuft von unten zu) Entleerungsstutzen 4.1 Einteilung a) nach der Strömungsart: axial tangential radial Mischen, Umwälzen Mischen, Wärmeübertragung b) nach der Drehzahl: langsam laufend für zähe Medien schnell laufend für dünnflüssige Medien 4.2 Apparativer Aufbau Wärmeübergang APA-Stoffvereinigung.doc Seite 9 von 21
11 Zum Heizen wird meist leicht überhitzter Sattdampf verwendet, da hier der Wärmeübergang besonders groß ist, und damit die Heizfläche klein gehalten werden kann. Normal verwendet man Niederdruckdampf mit 2-3 bar (VT: Druck ist noch ausreichend für den Transport über mittlere Entfernungen, und keine dickwandigen Rohrleitungen sind erforderlich). Für besondere Heizzwecke muss Mittel- oder Hochdruckdampf eingesetzt werden. Die Heizdampftemperatur sollte etwa C über der höchsten Gutstemperatur liegen. Das bedingt einen Mindestdruck von 10 bar.(nt: dickwandige Rohre und Gefäße schlechterer Wärmedurchgang) Zum Kühlen verwendet man meist Kühlwasser mit Temperaturen > 15 C. Werden tiefere Temperaturen verlangt, so muss mit Solelösungen gekühlt werden. a) Heizmantel (siehe oberes Bild) b) Rohrschlangen aussen innen volle Rohre Halbschalen Abdichtung Abriebfang Stopfbuchse verbraucht viel Energie (manchmal bis zu 50 %). Nur mehr bei hohen Drücken (>50 bar) verwendet. Aufgrund der hohen Reibung entsteht große Wärme, die durch Kühlwasser abgeführt werden muss. Bei heiklen Produkten Anbringung eines Abriebfanges. Gleitringdichtungen arbeiten fast reibungsfrei Gefäßboden Hängt weitgehend vom Innendruck ab, und ob das Rührgefäß am Boden aufsitzt, abgestützt wird oder in das Untergeschoß hineinhängt. Große Rührkessel hängen meist in das Untergeschoß. APA-Stoffvereinigung.doc Seite 10 von 21
12 Flachboden Klöpperboden Kegelboden Kugelboden VT: NT: Pratzen Meist 4 Stück, bei leichten Behältern manchmal auch nur 2 Stück. Bei dünnwandigen Gefäßen müssen Verstärkungen eingebaut werden (Gefahr des Ausbeulens) Füße Bestehen aus Rundstahl oder aus Profilen. Werden meist an die Wand oder unter den Boden geschweißt. Bei dünnen Blechen ist ebenfalls wieder eine Verstärkung notwendig. Abschluss nach unten ist ein Flansch, der mit dem Boden verschraubt wird.(ankerschrauben) 4.3 Rührer Werkstoffe: a) Stahl b) lierter Stahl (für Säuren und Laugen). Bei Schlag besteht die Gefahr des Abspringens des s, ebenso bei Temperaturschock. c) lierter Grauguss ( haftet besser) d) Hartporzellan (für aggressive und heiße Medien) e) Kunststoff und Kunststoffüberzug mech. Beanspruchung: a) auf Biegung und Torsion (Vergleichsspg.) b) auf max. Verdrehung c) Biege- und Torsionsschwingungen d) Lagerung Trombenbildung: Durch den Rührer baut sich eine Trombe auf. Die Oberfläche einer Flüssigkeit steht immer normal auf die resultierende Oberflächenkraft. APA-Stoffvereinigung.doc Seite 11 von 21
13 Rührerarten, Kennwerte und Einsatzgebiete Ankerrührer Rührer mit der Innenkontur des Behälters. Enger Spalt zwischen Rührer und Wand Gute Wärmeübertragung d/d = 0,9 bis 0,95 v = 0,5 bis 5 m/s Mischen mit Heizen bzw. Kühlen Scheibenrührer Rührer mit starker radialer Abströmung und Umwälzwirkung. d/d = 0,2 bis 0,35 v = 3 bis 6 m/s Mischen, Suspendieren, Begasen Gitterrührer Sonderform des Ankerührers mit Gittern. Verbesserte Rührwirkung im Behälterinnenraum. d/d = O,9 bis 0,95 v = 0,5 bis 8 m/s Mischen mit Heizen bzw. Kühlen Schrägblattrührer Rührer mit radialer und axialer Abströmung, starke Umwälzwirkung d/d = 0,2 bis 0.5 v = 3 bis 10 m/s Mischen, Suspendieren. Homogenisieren Kreuzbalkenrührer Einfacher Rührer mit geringer bis mittlerer Rührleistung. d/d = O,6 bis O,8 v = bis 8 m/s Mischen Gegenstromrührer Energiesparender Rührer mit guter axialer und radialer Rührwirkung. MIG Mehrstufen-Impuls-Gegenstrom d/d = 0,5 bis 0,7 v = 1,5 bis 8m/s Mischen mit Heizen/Kühlen Suspendieren, Homogenisieren Propellerrührer Schnellaufender Rührer mit starker axialer Abströmung und starker Umwälzwirkung d/d = 0,1 bis 0,5 v = 2 bis 15 m/s Homogenisieren, Suspendieren Zahnscheibenrührer Schnellaufender Rührer mit überwiegend axialer Abströmung d/d = 0,2 bis 0,5 v = 10 bis 30 m/s Homogenisieren, Begasen, Suspendieren Impellerrührer Rührer mit drei rückwärts gebogenen Schaufeln für Flüssigkeiten mit mittlerer Viskosität d/d = 0,4 bis 0,7 v = 4 bis 12 m/s Mischen, Suspendieren Wendelrührer Langsam rotierender Rührer für hochviskose Flüssigkeiten, gute axiale Umwälzung d/d = 0,9 bis 0,95 v = 0,5 bis 1 m/s Mischen hochviskoser Medien Blattrührer Rührer mit einfachen oder gekreuzten Blechblättern für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität D/d = 1,5 bis 3 Balkenrührer Rührer mit einfachen oder gekreuzten niedrigen dickeren Blechblättern für Flüssigkeiten mit mittlerer Viskosität APA-Stoffvereinigung.doc Seite 12 von 21
14 v = 0,5 bis 3 m/s D/d = 1,2 bis 3 Mischen, Suspendieren v = 1 bis 4 m/s Mischen, Suspendieren Erläuterungen: D = Behälterdurchmesser, d = Rührerdurchmesser, v = Rührerumfangsgeschwindigkeit Der Trend geht zu schnellaufenden Rührern (n = 200 bis 2000/min), die große Füssigkeitsmengen pro Zeiteinheit erfassen Die Rotation der Flüssigkeit bedingt keine gute Rührwirkung. Um die Rührwirkung zu verbessern und Trombenbildung zu verhindern, werden vielfach Strombrecher eingebaut. 4 bis 6 Stück b/d = 1/10 NT: -höherer Energieaufwand -höherer Materialaufwand -Verkrustungsgefahr -erschwerte Reinigung b -schwierige Anbringung MIG bei ierten Behältern Um Trombenbildung zu vermeiden kann der Rührer auch aussermittig oder schräg angebracht werden. Die seitliche Anbringung erfordert eine sehr gute Abdichtung, und wird meist nur zum Umwälzen verwendet. 4.4 Berechnung Heizen und Kühlen a) Aufheizen mit kondensierendem Sattdampf APA-Stoffvereinigung.doc Seite 13 von 21
15 In der Zeit dt aufgenommene Wärmemenge: dq = (m st.c st + m f.c f ).dt Wärmekapazität des Rührbehälters mit Inhalt: C [kj/k] C = (m i.c i ) dq = C.dT Durchgehende Wärmemenge durch eine Wand: Q. = k.a. T = dq dt. Q = k.a. T.dt = C.dT T = Ts - T C. dt T - T s ln T S - T 1 T S - T 2 = k.a.dt Integrieren von 1 auf 2 (Heizbeginn bis Heizende) = k.a C t t 2 - t 1 = t Aufheizzeit t = C k.a ln T S - T 1 T S - T 2 da sich c f und c st kaum mit der Temperatur ändern gilt: Q = C. T 12 t [sec] Aufheizzeit A [m²] Heizfläche T 12 = T 2 - T 1 b) Kühlen mit Kühlwasser Wenn die Differenz zwischen Kühlwassereintritts- und Kühlwasseraustrittstemperatur gering ist, kann mit einer Mitteltemperatur T m gerechnet werden. T m = T + T 2 t = C k.a ln T 1 - T m T 2 - T m c) Aufheizen mit Heißdampf Bei geringen Temperaturdifferenzen erfolgt die Rechnung analog: t = C k.a ln T m - T 1 T m - T 2 APA-Stoffvereinigung.doc Seite 14 von 21
16 Ist die Temperaturerhöhung beträchtlich, so erfolgt die Rechnung nach Ma 1 bis Ma 6 Dabei ist für die Rechnung des Wärmeüberganges rührerseitig die modifizierte Reynoldszahl Re M zu verwenden (mit dem Behälter D in der Nusseltzahl) Leistungsberechnung Erfolgt mit Hilfe dimensionsloser Kennzahlen, die aus Modellversuchen ermittelt werden Re M = n.d² ν P = Ne.ρ.d 5.n 3 Ne Newtonzahl Re M modifizierte Reynoldszahl n [U/s] Drehzahl d [m] Rührerφ ν [m²/s] kinem. Zähigkeit P [W] theoretisch erforderliche Antriebsleistung ρ [kg/m 3 ] Dichte der Flüssigkeit (Suspension) Man errechnet Re M und liest dann aus dem beigelegten Diagramm Ne ab (beim gewählten Rührertyp). Zum errechneten Wert kommen dann noch Wirkungsgrad- und Reibungsverluste dazu. Auch die Anfahrleistung sollte berücksichtigt werden Rührzeit Die Rührzeit ist abhängig von -Drehzahl -Auflösungszeit -Reaktionszeit -Behältervolumen Die Umwälzzeit muss auf jeden Fall kleiner als die notwendige Aufheiz- oder Abkühlzeit sein. APA-Stoffvereinigung.doc Seite 15 von 21
17 Das Fördervolumen des Rührers ist proportional n und d 3. V = f.n.d 3 f Faktor, abhängig vom Medium und Rührertyp t = V V. Umwälzzeit Beispiel Rührkessel (φd 1,2 m, s= 5 mm) mit 1,8 m³ Wasser gefüllt, soll von 20 auf 80 C aufgeheizt werden. Als Heizmedium dient Sattdampf mit 1,5 bar (α a = 2000 W/m 2.K) Scheibenrührer (φd 0,4 m und Höhe h = 40 mm), Drehzahl 120/min Rührkesselwand: λ St = 50 W/m.K c p,st = 0,47 kj/kg.k s = 5 mm Verwende Wärmeatlas [Ma 1-6] und Stoffwerte des Wassers ges.: a) Aufheizzeit b) benötigte Wärmemenge c) Dampfverbrauch (kg/h) d) NW des Dampfzulaufrohres (w d = 30 m/s) e) Leistung des Rührers (η = 0,8), wobei für Reibung und Sicherheit ein Zuschlag von 50% zu nehmen ist f) Umwälzzeit (f = 0,6) Es gibt drei Möglichkeiten zum Ermitteln von α: H α a Q α i φd a) α einmal bei 20 und einmal bei 80 und dann den Mittelwert ᾱ bilden b) aus den Mittelwerten der Stoffwerte jeweils bei 20 und bei 80 C h φd c) man bildet α bei der mittleren Temperatur (hier 50 C) und den dazugehörigen Stoffwerten Wir rechnen in diesem Beispiel mit den Mittelwerten der Stoffwerte (b)! Stoffwerte: (aus Tabellen) T λ Pr η ν ρ c p [ C] [W/m.K] [-] [kg/m.s] [m²/s] [kg/m³] [kj/kg.k] Wasser 20 C 0,604 6, ,3 4,182 APA-Stoffvereinigung.doc Seite 16 von 21
18 80 C 0,670 2,20 3, , ,196 Dampf 1,5 bar 111 C 12, ,5974 Verdampfungswärme bei 50 für Wasser: r = 2382,6 kj/kg 5 KOMPAKTIEREN Wird dann verwendet, wenn sich feinkörnige, pulvrige Feststoffe und Gemenge für ein weiteres Verarbeiten oder als Endprodukt nicht verwenden lassen. 5.1 Agglomerieren (Granulieren) Zusammenballen zu unregelmäßigen Formen und Stücken a) Pelletieren Erzeugen von Kugeln (Pellets) mit einem Durchmesser von 0,5-20 mm Das Pulver wird benetzt und gleichzeitig gerollt. Verwendet werden Pelletierteller und -Trommeln Anwendung für: Baustoffe (zb. Leca), Katalysatoren, Düngemittel, Zement, Erz...etc. Anschließend wird meist noch gebrannt um die Festigkeit zu erhöhen. b) Sintern Erhitzen feinkörniger, schmelzbarer Stoffe bis nahe an den Schmelzpunkt. Die Moleküle an der Oberfläche treten in Wechselwirkung und backen zusammen. (Genaue Temperaturkontrolle erforderlich) Apparate: Drehrohrofen, Sinterpfanne, Sinterbänder (vorwiegend für Erze und die Glas und Keramikindustrie) 5.2 Formgeben Umformen zu einer bestimmten, vorgegebenen Form a) Pressen Brikettieren, Tablettieren und Strangpressen mittels Extruderschnecken (Kunststoffe) und Kolbenpressen (z.b.: für Profile). b) Pulvermetallurgie Zuerst Formgeben mittels Pressen zu einer kreideähnlichen Substanz, und anschließendem Sintern. Manchmal ist nach dem Sintern ein Nachpressen (Kalibrieren).bzw. ein Nachsintern erforderlich um die Genauigkeit zu steigern (bis auf 0,01 mm). APA-Stoffvereinigung.doc Seite 17 von 21
19 Anwendung: Sintermetalle, Keramik (Fritten, Raumfahrt), Hochvakuumtechnik (Reinstmetalle), Verbindung hochschmelzender Metalle (W, Ta, Ni), Metall-Nichtmetall-Verbindungen (zb. Cu-Graphit, Hartmetalle). Anwendung erst ab einer gewissen Stückzahl! APA-Stoffvereinigung.doc Seite 18 von 21
20 6 KONTROLLFRAGEN GRUNDLAGEN 1 Was ist das Ziel der mechanischen Stoffvereinigung? 2 Wie nennt man die Vereinigung flüssig-flüssig? / 3 Was ist ein Dispersionsmittel? Was ist die disperse Phase? 4 Was ist eine echte Lösung? Was ist eine kolloide Lösung? 5 Was ist eine Suspension? Was ist eine Emulsion? 6 Zweck der mechan. Stoffvereinigung : KNETEN 1 Was ist Kneten? 2 Anwendung des Knetens : 3 Einteilung der Kneter (Stammbaum) 4 Skizze und Beschreibung der einzelnen Kneter 5 Nachteilig beim Kneten wirken sich der hohe... und die entstehende... aus. 6 Die Scherwirkung beim Kneten wird häufig durch... verstärkt. MISCHEN 1... und... helfen beim Mischen zweier Gase. 2 Problem der Mischzeit in der Technik? 3 Nennen Sie Gasmischer : 4 Skizze und Beschreibung der einzelnen Brenner : 5 Einteilung des Mischens von Gasen mit Flüssigkeiten : (Stammbaum) 6 Skizze und Beschreibung eines Gaslösers : 7 Skizze und Beschreibung eines pneumat. Rührkessels : 8 Warum müssen Gasblasen beim Mischen verkleinert werden? 9 Detailskizze eines Hohlrührers + Einbau im Behälter, wenn das Gas aus diesem angesaugt werden soll : 10 Welche Faktoren sind neben den Rührwerksdaten für die Berechnung eines Hohlrührers wichtig : 11 Skizze und Beschreibung eines Absorptionsturms : 12 Welche Verfahren werden zum Mischen von Gasen mit Feststoffen angewandt? Weiterer Vorteil dieser Verfahren? 13 Skizze und Beschreibung einer pneumat. Druckförderanlage und Detailskizze der Zudosieranlage 14 Pneumat. Fördern: Angaben über Beladung, Geschwindigkeit und Teilchengröße. 15 Wovon hängt der Druckverlust einer pneumat. Förderanlage ab : (detailliertere Angaben) 16 Die Schwierigkeiten beim Feststoffmischen nehmen zu, je Einteilung der Feststoffmischer : 18 Wofür werden pneumat. Mischer besonders verwendet? 19 Einteilung der Freifallmischer : 20 Skizze und Beschreibung der einzelnen Mischer: APA-Stoffvereinigung.doc Seite 19 von 21
21 RÜHREN 1 Welche Strömungsarten erzeugen die einzelnen Rührer 2 Skizze eines Abriebfangs : 3 Skizze und Beschreibung der einzelnen Rührertypen 4 Welche Hauptaufgaben hat ein Rührer? 5 Wie werden die Rührer eingeteilt? (Stammbaum) 6 Skizze eines Heizmantels: 7 Skizze eines Rührkessels und mögliche Führung der Rohrschlangen 8 Wie können Rohrschlangen an der Rührkesselwand angeschweißt werden? (Vor- und Nachteile)? 9 Skizze eines Rührkessels samt Detail für Abdichtung der Welle : 10 Skizze der Gefäßbodenformen : 11 Woraus werden Rührer hergestellt? 12 Wodurch kann Trombenbildung verhindert werden? 13 Nachteil der Strombrecher: (4 Angaben) 14 Verhältnis der Breite der Strombrecher zum Kesseldurchmesser? 15 Mit welchem Rührertyp kann gleichzeitig auch begast werden? 16 Wie können Rührer in Behältern angebracht werden (Skizze dazu): 17 Formel für die Rührerleistung: (Dimensionen angeben!) 18 Formel für die Reynoldszahl beim Rührer (Dimensionen angeben!) 19 Formel für das Fördervolumen beim Rührer: (Dimensionen angeben!) 20 Wie groß muss die Drehzahl beim Rührer mindestens sein? 21 Skizze eines Diagramms Rührzeit-Drehzahl : 22 Wovon hängt die Rührzeit hauptsächlich ab? DOSIEREN UND KOMPAKTIEREN 1 Was ist Dosieren? 2 Nennen Sie kontinuierliche Dosierer : 3 Skizze und Beschreibung der einzelnen Dosierer samt Regelung 4 Nennen Sie diskont. Massendosierer : 5 Wann wird Kompaktieren angewandt? 6 Was ist Agglomerieren? 7 Was ist Pelletieren? 8 Skizze und Beschreibung eines Pelletiertellers. Für welche Stoffe 9 Was ist Sintern? 10 Apparate für das Sintern : 11 Einteilung des Pressens : 12 Anwendung der Pulvermetallurgie 13 Was ist Granulieren? APA-Stoffvereinigung.doc Seite 20 von 21
Verbesserung Wärmeübertragung
Rühraufgaben Homogenisieren (Temperatur-, Konzentrationsausgleich) Verbesserung Wärmeübertragung Einmischen in Flüssigphase: fest/flüssig: Suspendieren flüssig/flüssig: Emulgieren (Dispergieren) gas/flüssig:
Mehrystral Mischen und Dispergieren
ystral Mischen und Dispergieren ystral gmbh maschinenbau + processtechnik Wettelbrunner Straße 7 79282 Ballrechten-Dottingen Tel.: +49 (7634) 5603 0 Fax: +49 (7634) 5603 99 Email ystral@ystral.de WEB:
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