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Kräftebilanz eines Zwei-Wellen-Knetreaktors : Simulation und Experiment im Vergleich
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2017
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 24.08.2017
ger: Die Verarbeitung und Aufbereitung von hochviskosen Produkten werden in der chemischen Industrie vorzugsweise in Extrudern oder den kontinuierlich betriebenen Rührkesseln durchgeführt. Strengere ökologische und sicherheitsbezogene Aspekte sowie die Ressourcenknappheit fordern von der chemischen Industrie einen immer effizienteren und sicheren Weg zu produzieren. Insbesondere bei der technischen Synthese von Polymeren und deren Weiterverarbeitung geht der Trend von der lösungsmittelbasierten Herstellung zur Polymerisation in Masse. Hierbei sind die mechanischen Anforderungen an die Maschinen so enorm, dass die konventionellen Mischapparate durch Knetreaktoren ersetzt werden müssen. Diese sind jedoch bis zur heutigen Zeit noch nicht genau untersucht. In dieser Arbeit liegt daher der Schwerpunt auf der Bilanzierung der Kräfte und Massen in einem Zwei-Wellen-Knetreaktor sowie dem Versuch, diese Kräfte mit Simulationsdaten zu vergleichen. Der praktische Teil der Arbeit bestand aus der Messdatenerfassung und der Berechnung der Kräfteverhältnisse im Betrieb des Knetreaktors, der mit einer Prototypensubstanz mit definierter Viskosität gefüllt war. Über die Applikation von mehreren Dehnungsmessstreifen gelang es, die effektive Dehnung im Betrieb des Reaktors zu erfassen. Darüber hinaus konnte die maximale und minimale Belastung der Wellen der jeweiligen Rotorstellung zugeordnet werden. Auch wurden die Drehmomente über Dehnungsmessstreifen sowie über Druckmessdosen am Hydraulikmotor erfasst und ausgewertet. In Abhängigkeit der einstellbaren Parameter wie Füllgrad, Rotationsgeschwindigkeit und Viskosität, wurde das Drehmoment aufgenommen sowie die Belastungen der Barren und der Wellen ermittelt. Weiterhin konnte durch die Dimensionsanalyse die Newton-Reynolds-Beziehung erstellt und mit dem Füllgrad erweitert werden...