Modelluntersuchungen zur Temperaturhomogenität der Glastropfen im Speiserkopf

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden an einem Glasspeiserkopfmodell die Auswirkungen von verschiedenen Ausführungen und Betriebsweisen auf die Tropfentemperaturen untersucht. Das im Maßstab 1:2,5 gebaute Modell wird mit einem hochviskosen Siliconöl so betrieben, daß sowohl die Reynolds- als auch die Froude-Zahl mit den Werten der Hauptausführung übereinstimmen. Im ersten Teil der Arbeit wird für acht verschiedene Speiserkopfvarianten die Temperaturverteilung in den Tropfen bei deren Bildung in den Auslaßöffnungen ermittelt. Die einzelnen Speiserkopfvarianten ergeben sich durch die Variationen von Rührsystem, Plungertyp und Tropfringstellung. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Speiserkopfvariante und die Rührerdrehzahl einen großen Einfluß auf die Temperaturverteilung in den einzelnen Tropfen und auf die Temperaturdifferenz zwischen den paarweise abgegebenen Tropfen haben. Sind die Tropfringstellung quer zur Anströmrichtung und die horizontale Temperaturverteilung im Einlauf des Speiserkanals symmetrisch zur Kanalachse, so ergibt ein Rühren keine Vorteile. Wenn gerührt werden muß, zum Beispiel bei unsymmetrischen Einlauftemperaturbedingungen oder bei Tropfringstellungen, die nicht quer zur Anströmrichtung sind, ist ein Paddelrührer vorteilhafter als ein Drehrohr. Beim Einsatz von Einfachplungern verbessert sich die Temperaturhomogenität der Tropfen gegenüber der Verwendung von Doppelplungern. Um eine günstige Temperaturverteilung zu erzielen, muß entweder eine von der Varianten abhängige Rührerdrehzahl im unteren Drehzahlbereich genau eingestellt werden, oder die Rührerdrehzahl muß im Modell oberhalb von 8 min^-1 liegen. Bei hohen Drehzahlen besteht allerdings die Gefahr des Lufteinrührens. Als günstigste Speiserkopfvariante ergibt sich ein Paddelrührer mit Einfachplunger und Tropfringstellung quer zur Anströmrichtung; am ungünstigsten ist ein Drehrohr mit Doppelplunger und Tropfringstellung in Anströmrichtung. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Speiserkopfvariante: Drehrohr mit Einfachplunger, bei wechselnder Rührerdrehrichtung untersucht. Die Tropfringstellung, die Rührerdrehzahl urd die Anzahl der Umdrehungen in eine Drehrichtung werden variiert. Da die Temperaturverhältnisse bei dieser Betriebsart instationär sind, kann der reversierende Rührbetrieb nicht empfohlen werden.