Rühren und Mischen

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Das Mischen ist ein wichtiger Teil der Lebensmittelindustrie und kommt in Prozessen vor wie beispielsweise der Dispersion von zwei oder mehr Flüssigkeiten bzw. pudrigen oder gasförmigen Bestandteilen, der Deagglomeration zur Vermeidung von Klumpen und der Homogenisierung von Lebensmittelmischungen.

Das Modellieren von Strömungen kann helfen, die Strömung in einem Rührwerk zu verstehen, um schnell Verbesserungen in Bau- und Betriebsparametern in Erwägung zu ziehen und um Ausgaben in Produktion und Instandhaltung zu reduzieren.

Die CFD Simulationssoftware NOGRID points  bietet ein breites Spektrum an Strömungslehre-Modellen an, inklusive derer, die in der Lebensmittelindustrie zu finden sind. Ihre einzigartige Fähigkeit, bewegte Teile im Strömungsgebiet einschließlich komplexer freier Oberflächen zu modellieren, erlaubt die Simulation jeglicher Rührwerk-Geometrien und Betriebsarten wie

 

  • rotierende und entgegengesetzt rotierende Rührwerkpropellerflügel, die sich möglicherweise regelmäßig zur gleichen Zeit nach oben und unten bewegen
  • überlappende Arbeitsbereiche von bewegten Teilen, wie man sie in Doppelschneckenrührwerken vorfindet
  • freie Oberflächen in Zuaufbereichen, verschiedene Flüssigkeitsstände oder schnell rotierende Rührwerke mit hohen zentrifugalen Kräften
  • halb- bzw. teilgefüllte Rührsysteme

 

NOGRIDs spezielle Stärken sind das schnelle Pre-Processing (es müssen keine Gitter erstellt werden) und die herausragend kurze Rechenzeit - auch für komplizierte bewegte Teile, wie man sie normalerweise in Rührwerken findet.


Kegelförmige Mischbehälter

Dieses Beispiel zeigt einen kegelförmigen Mischbehälter mit einem einfach rotierenden Flügel. Der Ein- und Ausflussbereich wurde weggelassen.

Meshless CFD in Velocity field Velocity field in a free surface flow simulated with meshless cfd


Abb. 1: Geschwindigkeitsfeld und freie Oberflächenströmung in einer einfachen Mischzelle, berechnet mit NOGRID points


Doppelschneckenrührer in einem Doppelzylinder


Doppelschneckenrührwerke weisen kompliziertere strömungsmechanische Phänomene als einfache Rührer auf. Gitterbasierte Simulationsmethoden scheitern normalerweise an den überlappenden Arbeitsbereichen der rotierenden Rührwerkflügel. In der NOGRID Software gibt es keinen Unterschied in der Modellierungs- und Berechnungseffizienz von Doppelschneckenrührern im Vergleich zur Modellierung und Berechnung von einfachen Rührern.

Meshless CFD in velocity field twin mixer
Abb. 2: Geschwindigkeitsfeld und freie Oberflächenströmung in einem Doppelschneckenrührwerk, berechnet mit NOGRID points