Mischeffekt
Beim Pulvermischen ist der Mischeffekt die Fähigkeit, die Pulverpartikel so umzulagern, dass sie homogen im Pulvergemisch verteilt sind. Ein hoher Mischeffekt liegt vor, wenn alle Bereiche der Charge regelmäßig und vollständig durchströmt werden.
Das Mischen beruht auf dem physikalischen Prinzip der Diffusion. Während die Diffusion bei Gasen schnell erfolgt, ist sie bei Flüssigkeiten deutlich langsamer und bei Feststoffen nur in vernachlässigbar geringem Umfang möglich. Treibende Kraft ist der Konzentrationsausgleich, bei dem Moleküle zufällig wandern, um einen energetisch günstigeren Zustand homogener Verteilung zu erreichen.
Beim Mischen von Feststoffen spielt die molekulare Diffusion kaum eine praktische Rolle. Industrielle Mischprozesse erzeugen Homogenität überwiegend durch Relativbewegungen zwischen Partikeln. Diese entstehen, wenn Schüttgüter in eine Strömung versetzt werden. Je nach Verfahren wird die Strömung durch Gravitation, Zwangsbewegung oder Umlagerung hervorgerufen, beispielsweise in Freifallmischern, horizontalen oder vertikalen Zwangsmischern, Mischsilos oder Mischhalden.
Der Mischeffekt beschreibt die Wirksamkeit dieser Partikelumlagerungen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, eine zufällige und gleichmäßige Verteilung aller Komponenten zu erzeugen. Ein hoher Mischeffekt liegt vor, wenn alle Bereiche der Charge regelmäßig und vollständig durchströmt werden, Totzonen vermieden sind und die Partikel durch Überlagerung verschiedener Strömungsmechanismen wie Konvektion, Dispersion und partikuläre Diffusion statistisch gut verteilt werden.
Bei Vertikalmischern von amixon® lässt sich das Ausmaß der partikulären Umlagerung mit hoher Genauigkeit quantifizieren. Hierzu wird die Förderleistung anhand der für Steilschnecken etablierten Schneckenförderformel abgeschätzt. Dieser Kennwert dient als Indikator für die Mischeffizienz. Da der resultierende Strömungsprozess weitgehend totraumfrei verläuft, wird eine ideale Mischgüte in kurzer Zeit und bei sehr geringem spezifischem Energieeintrag erreicht.
Q = (π · D2 / 4) · S · n · φ · ζ
Q … theoretische Förderleistung
D … Schneckendurchmesser
S … Steigung (Pitch) der Schnecke
n … Drehfrequenz der Schnecke
φ … Füllgrad des Schneckenganges (normalerweise 100%)
π … Kreiszahl
ζ … Korrekturfaktor/ Förderwirkungsgrad
Der Mischeffekt kann durch ergänzende Maßnahmen gesteigert werden:
- Erhöhung der Fördergeschwindigkeit der Partikelbewegungen
- die Drehfrequenz der Förderschnecke erhöhen,
- den Spalt zwischen Rohr und Schnecke optimieren
- die Schneckensteigung optimieren
- Installation von „Strömungsstörern”
- ……
Der Mischeffekt lässt sich zusätzlich durch den Einsatz von trockenen oder flüssigen Mischbeschleunigern verbessern. Diese erhöhen lokal die Energiedichte in den Grenzbereichen der Partikel oder sie verändern die Wechselwirkungen zwischen ihnen.