Wie funktioniert ein statischer Mischer?

In diesem News-Item wird das Funktionsprinzip des statischen Mischers anhand einer Reihe von anschaulichen Beispielen erläutert. Sollten Sie noch wenig über statische Mischer wissen und wollen sich ein besseres Bild von deren Funktionsweise, Einsatzmöglichkeiten und Vorteilen machen, dann ist dies sicherlich ein interessanter Artikel.

Schwer mischbare Substanzen

Gießen Sie doch einmal Salatöl auf Wasser, was geschieht dann? Man sieht, dass sich zwei Schichten bilden, das Öl schwimmt auf dem Wasser. Blasen Sie einmal Luft in eine Flüssigkeit, was geschieht dann? Es bilden sich Luftblasen in der Flüssigkeit, die jedoch auch sehr schnell wieder aus der Flüssigkeit verschwinden. Bei einem dickflüssigen Öl wird das weniger schnell passieren als bei Wasser. Scheinbar wollen sich Öl, Wasser oder Gas nicht vermischen. Diese alltäglichen Phänomene beruhen auf physikalischen Prinzipien, mit denen auch die Industrie konfrontiert wird. Hier bietet ein statischer Mischer eine gute Lösung.

Mischen durch eine Zwangsströmung

Ein statischer Mischer besteht aus einem Rohrelement mit Formungselementen im Inneren, den sogenannten Mischelementen, die dafür sorgen, dass das Strömungsprofil derartig gestört (beeinflusst) wird, dass alles zu einer homogenen Mixtur vermischt wird. In einem Prozess gewährleisten externe Komponenten, wie beispielsweise eine Pumpe, die Zwangszufuhr zum Mischer. In einem statischen Mischer befinden sich keine beweglichen Teile und das hat seine Vorteile. Ein statischer Mischer ist beispielsweise wartungsfrei, hat einen sehr geringen Energieverbrauch und besitzt keine elektrischen Komponenten, die eine mögliche Explosionsgefahr darstellen könnten. Die Bestimmung der Ausführung und Anzahl der Formungselemente erfordert viel Fachkenntnis. Es werden daher zur Ermittlung der geeigneten Mischung komplexe Berechnungsmodelle und Softwarepakete eingesetzt. Beim Mischen werden im Allgemeinen zwei Mischprinzipien aus der Strömungslehre angewendet, wodurch Mischung aus einer laminaren oder turbulenten Strömung erzeugt wird. Unten sehen Sie eine Abbildung, die eine Mischfunktion aufzeigt.

Beispiel einer industriellen Anwendung

Ein zutreffendes Beispiel ist die Messung der Ausbeute einer Ölquelle. Dies geschieht unter anderem zwecks Festlegung der von den Behörden zu erhebenden Steuern. Aus einer derartigen Quelle fließt nicht nur Rohöl, sondern auch Kontamination wie beispielsweise (Salz-)Wasser und manchmal auch Gase. Die Strömung dieser drei Komponenten durch eine Transportleitung ist bei weitem nicht gleichmäßig; Gas wird sich schnell abscheiden und sich an die Oberseite der Rohrleitung begeben, Flüssigkeiten werden dagegen direkt in die Unterseite der Rohrleitung fließen. Hier erfolgt eine Trennung wie sie zuhause ebenfalls auftreten würde, hierbei jedoch im industriellen Umfang.

Um die Zusammensetzung messen zu können, muss eine repräsentative Probe aus der Rohrleitung entnommen werden. Aber, wie erhalten wir aus dieser Rohrleitung eine homogene Mischung? Dies ist durch die Platzierung eines statischen Mischers direkt vor der Entnahmestelle möglich, wobei mit dem Mischer Öl, Wasser und Gas gleichmäßig vermischt werden. Die Entnahme einer repräsentativen oder homogenen Probe unmittelbar nach dem statischen Mischer ist dann nur noch ein Kinderspiel. Letztendlich werden nach der Entnahme der Probe Öl, Wasser und Gas weiter unten in der Rohrleitung durch die Ströme wieder getrennt werden, was jedoch kein Problem darstellt.

Ein weiteres Beispiel ist eine Anwendung in unserer Fernwärme. Das zu den Häusern gepumpte Wasser sollte eine konstante Temperatur von 70°C haben. Zu heißes oder zu kaltes Wasser führt zu unzufriedenen Nutzern. So stammt beispielsweise das Warmwasser aus der Restwärme einer Müllverbrennungsanlage. Aber dieses Wasser ist viel zu heiß und erreicht manchmal sogar eine Temperatur von 120°C. Daher wird kaltes Wasser hinzugefügt. Kalt- und Warmwasser wollen sich natürlicherweise nicht schnell vermischen, was bei diesem Prozess jedoch wünschenswert ist. Ein statischer Mischer bietet eine effektive Lösung und trägt damit auch zur Ökologisierung unseres Energieverbrauchs bei.

Weitere Informationen?

Mehr über das Funktionsprinzip und das Mischen mit laminaren und turbulenten Strömungen erfahren Sie in dem Artikel Funktionsprinzip des statischen Mischers - Mixers. Es liegt auch ein Artikel mit Erklärungen der Arten von Mischelementen und deren Anwendungsgebiet vor.