1. Mengen Wat is mengen Doel van mengen Warmteoverdracht Technische begrippen... 3

Transcriptie

1 Inhoud 1. Mengen Wat is mengen Doel van mengen Warmteoverdracht Technische begrippen Mengen van stoffen met dezelfde aggregatie-toestand Moleculaire verdeling van vloeistof/vloeistof Corpusculaire verdeling vloeistof/vloeistof mengsel Gas / gas mengsel Mengen van stoffen met verschillende aggregatietoestanden Moleculaire verdeling: bijvoorbeeld ammoniak opgelost in water geeft ammonia Corpusculaire verdeling. Hierbij spreken we van schuim Mengapparatuur Mengaspecten zijn: Mengtrommel Nautamenger Mengschroef/mengworm Mengcycloon Statische menger Kneder Mengvat met roerwerk (voor vloeistoffen) Agitator Mengpompsysteem Mengers gassen... 10

2 1. Mengen Mengen is een eenheidsbewerking. Wel moet onderscheid gemaakt worden tussen: Mengen: het verkrijgen van een homogeen eindproduct door gebruik te maken van een menger. Roeren: het intensief met elkaar in contact brengen van stoffen door gebruik te maken van een roerwerk 1.1. Wat is mengen Mengen en roeren is een vorm van transporteren. Niet over een afstand. Maar van stoffen t.o.v. elkaar Doel van mengen Mengen kan als doel hebben: Voorbereiden van grondstoffen Homogeniseren van grondstoffen Chemische reacties in stand houden 1.3. Warmteoverdracht Nabewerken Homogeniseren eindproduct Opslaan

3 1.4. Technische begrippen Op mengen betrekking hebbende begrippen: Component: is een afzonderlijke stof waaruit het mengsel bestaat. Homogeen: een mengsel is homogeen als het overal dezelfde samenstelling heeft. Heterogeen: tegenovergestelde van homogeen Moleculaire verdeling: hierbij zijn de componenten op moleculair niveau verdeeld. Corpusculaire verdeling: hierbij zijn een of meer componenten als deeltjes aanwezig de andere component. Microscopisch- en macroscopisch homogeen: het verschil zit hem in de grootte van de te onder-zoeken hoeveelheid mengsel. Diffusie: door de beweging van moleculen mengen deze zich spontaan met andere zodat een nieuw mengsel ontstaat. Bij gassen en vloeistoffen is de molecuul snelheid relatief groot zodat het hier sneller optreed. Segregatie: bij trillingen van een mengsel kan ontmenging cq segregatie optreden 2. Mengen van stoffen met dezelfde aggregatie-toestand. Voorbeelden van stoffen met dezelfde aggregatietoestand: Zand / cement (vast/vast) Alcohol / water (vloeistof/vloeistof) Gas / lucht (gas/gas) 2.1. Moleculaire verdeling vast/vast mengsel Is bijvoorbeeld een metaallegering. De verschillende metalen worden in vloeibare fase met elkaar vermengd en daarna gestold.

4 2.2. Corpusculaire verdeling vast/vast mengsel. Is bijvoorbeeld het mengen van zand en cement. Bij deze menging spelen de volgende factoren een rol: Verdeling van de korrel grootte van de componenten Vorm deeltjes Soortelijke stortmassa Dichtheid van de componenten Oppervlakte eigenschappen van de componenten Beweegbaarheid Brosheid Mate van agglomeratie (samenklonteren) Vochtgehalte Temperatuurbeperkingen 2.3. Moleculaire verdeling van vloeistof/vloeistof. De ene vloeistof zit moleculair verdeeld in de andere. We noemen dit ook wel een oplossing. Denk aan het verdunnen van alcohol met water, enz Corpusculaire verdeling vloeistof/vloeistof mengsel. De ene vloeistof is in kleine druppels cq deeltjes verdeeld in de andere vloeistof. Dit heet een emulsie. Een voorbeeld is olie en water. Koelvloeistof bij de zaagmachine en carterolie van compressoren zijn hier voorbeelden van, melk is ook een mengsel van o.a. water en vet en meerdere componenten. Deze vorm van mengen heet dispergeren. Een eigenschap van deze mengsels is dat na verloop van tijd door sm verschil scheiding optreedt. We zeggen het mengsel is niet stabiel. Ontmengen is te voorkomen door o.a.: Het toevoegen van stabilatoren of emulgatoren zoals lecithine Door verkleining van de opgenomen druppels, het homogeniseren Een emulsie is te scheiden door: Het toevoegen van een zuur of een zout (elektrolyt) Verwarmen Centrifugeren, karnen

5 2.5. Gas / gas mengsel. Dit zijn altijd moleculaire verdelingen. 3. Mengen van stoffen met verschillende aggregatietoestanden Bij dit soort mengsels staat het component met de kleinste hoeveelheid voorop. Een mengsel vaste- /vloeistof heeft dus een geringe hoeveelheid vaste stof gemengd met een grote hoeveelheid vloeistof. Vast / vloeistof, hierbij hebben we twee mogelijkheden: Moleculaire verdeling: de stoffen zijn moleculair verdeeld. Voorbeeld is een suiker oplossing. Corpusculaire verdeling: de vaste stof is in zijn oorspronkelijke vorm verdeeld in de vloeistof, bijv. zand in water. Deze vorm heet ook wel een suspensie, brij of slurry. Scheiding kan plaats vinden door bezinken, filteren of centrifugeren. Vast / gas: een voorbeeld is rook. Hierbij zijn kleine vaste deeltjes corpusculair verdeeld in het gas. Andere voorbeelden zijn: o Stoffige lucht o Rookgassen o Vliegas bij verbranding van o.a. steenkool Vloeistof / vast: hierbij is een klein beetje vloeistof toegevoegd aan vaste stof. Een voorbeeld is papier met een bepaalde vochtigheid. Vloeistof / gas: de vloeistof is in kleine druppeltjes verdeeld in het gas. Een voorbeeld is mist. Gas / vast. Hierbij is een beetje gas gemengd met een vaste stof. Voorbeelden zijn o.a. cake, brood, gebak, schuimplastic, enz. Gas / vloeistof. Dit mengsel komt in twee soorten voor: 3.1. Moleculaire verdeling: bijvoorbeeld ammoniak opgelost in water geeft ammonia Corpusculaire verdeling. Hierbij spreken we van schuim.

6 4. Mengapparatuur Het basisprincipe van mengen is: Diffusie: gestructureerd in elkaar schuiven. Convectie: wanordelijk in elkaar schuiven. Afschuiving: meerdere keren in elkaar schuiven In de praktijk maken veel mengers gebruik van een combinatie van bovenstaande principes Mengaspecten zijn: De mate van mengen De mengtijd Het vullen en ledigen van de menger De volgorder van componenten vulling Stofgrootte en viscositeit Schoonmaken van de menger Stofvorming Elektrostatische lading Slijtage apparatuur Opbrengst Vullingsgraad

7 4.2. Mengtrommel Bestaat uit een roterende trommel. Menging door combinatie van diffusie en afschuiving Vullen via mangat eventueel afgesloten door een deksel Leggen via zelfde mangat door de trommel te kantelen Eenvoudige bediening Weinig onderhoud Bij vullen en legen kan stofontwikkeling ontstaan, dus afzuigen Toepassingen: Mengen van vaste stoffen zoals veevoer, beton 4.3. Nautamenger Bestaat uit een conisch vat met hierin een roterende ronddraaiende transportschroef. De schroef transporteert de componenten vanonder uit het vat naar boven. Door de tevens cirkelvormige beweging van de schroef ontstaat een goede menging Vulling van bovenaf. Afvoer onderuit. Afzuiging kan gewenst zijn Toepassingen: Het mengen van viskeuze vloeistoffen met vaste stof, pasta, voedingsmiddelen, enz.

8 4.4. Mengschroef/mengworm. Bestaat uit een langwerpige bak met hierin een roterende schroef. Door de roterende schroef worden de compenenten gemengd en tevens naar de andere zijde getransporteerd. Werkt continu. Kan enkel en dubbelwormig uitgevoerd zijn. Open bakken moeten beveiligd zijn. Toepassingen: Wordt als namenger geplaatst tussen de voorraad bunker en het procesapparaat Mengcycloon Bestaat uit een trechtervormig huis met luchtleidingen. De menger wordt gevuld met licht componenten. Door stootsgewijs lucht toe te voeren worden de componenten gemengd. Is een statische menger en heeft geen bewegende delen. Leeg maken gebeurt ook door een luchtstroom. Alleen geschikt voor licht componenten. Toepassingen: Het mengen van grondstoffen in de glasvezelindustrie 4.6. Statische menger. Bestaat uit een buis met schroefvormige plaatjes. Heeft geen bewegende delen, dus niet onderhoudgevoelig. De te mengen componenten worden door de menger gepompt of met lucht geblazen. Nadelig is de relatief hoge energie die nodig de componenten door de menger te krijgen. Het mengresultaat is nauwkeurig in te stellen door de lengte, diameter en het aantal schoepen juist te bepalen. Kan vele componentsoorten mengen, zowel vloeibaar, vast als gasvormig

9 4.7. Kneder Bestaat uit een trog met mengarmen. Geschikt voor hoog viskeuze vloeistoffen. Er is langdurig mengcontact tussen de componenten zodat een homogeen mengsel ontstaat. Verschillende kneedarmen zijn toepasbaar. Bij een dubbelwandig uitgevoerde trog is verwarming of koeling mogelijk tijden het mengen cq kneden. Toepassingen: mengen van componenten in de verf-, vet- en voedingsindustrie. Denk aan deegmengers Mengvat met roerwerk (voor vloeistoffen) Bestaat uit een vat met hierin een roerwerk. Door het roterende roerwerk ontstaan in de vloeistof-mengsel wervelingen waardoor de componenten gemengd worden. Door het vat dubbelwandig uit te voeren kan verwarmd of gekoeld worden tijdens het mengen. Diverse uitvoeringen van de schoepen is mogelijk en wordt aangepast aan de te mengen componenten. Toepassingen: Komt veel voor in de chemische industrie 4.9. Agitator Bestaat uit een mengvat gevuld met vloeibare te mengen componenten. Door een in te blazen gasstroom wordt de vloeistof in beweging gezet en gemengd. Toegepaste gassen zijn perslucht, droge lucht, stikstof en stoom. Voordeel is geen duur roerwerk. Nadeel is dat er geen vluchtige stoffen gemengd kunnen worden i.v.m. de drukopbouw door de gebruikt gasstroom. Toepassingen: Het mengen van waterige oplossingen en suspensies

10 4.10. Mengpompsysteem Door het vullen van een tank met verschillende te mengen componenten kan menging plaats vinden door het mengsel constant door een centrifugaalpomp rond te pompen. Deze methode wordt ook toegepast om ontmenging tijdens opslag te voorkomen. Door de vloeistof uit de tank tangentiaal weer in te pompen ontstaan ook wervelingen in de tank. Door een warmtewisselaar op te nemen in het systeem kan de het mengsel tevens opgewarmd worden Mengers gassen Gassen zijn in alle verhoudingen mengbaar en het zijn moleculaire verdelingen. Middelen hiervoor zijn: o Ventilator / Blower / turbocompressor o Ejecteur o Mengkamer