imported>Swisspolarbear: /* Anwendungen */

2023-07-05T12:10:10Z

Anwendungen

Neue Seite

Mit '''Schwebebett''' bzw. '''Wirbelbett''' wird in der Technik ein Gemisch aus Feststoffen mit einer Flüssigkeit oder einem Gas bezeichnet. Die [[Strömungsmechanik|Strömung]] der Flüssigkeit oder dem Gas hindert die Feststoffe dabei daran, eine feste und kompakte Schicht zu bilden, wie es im [[Festbettreaktor]] der Fall ist.

Die Feststoffe werden mit der Flüssigkeit oder dem Gas [[Fluidtechnik|fluidisiert]]. Diese Gemische verhalten sich teilweise wie ein homogenes Medium. Während die Fluidisation beim 2-Stoffsystem Flüssigkeit/Feststoff meist als ''Schwebebett'' bezeichnet wird, spricht man bei dem System Gas/Feststoff von einem ''Wirbelbett''. Siehe hierzu auch ''[[Wirbelschicht]]''. Die ''Eigenschaften'' und ''Schichtzustände'' einer Wirbelschicht gelten weitgehend auch für ein ''Schwebebett''.

Es kommen unterschiedliche Ausführungen eines Schwebebetts vor. Ein echtes Schwebebett wird durch eine obere Grenzschicht begrenzt. Über der Grenzschicht liegt eine feststoffarme Flüssigkeitsphase. Alternativ kann ein Schwebebett entweder im oberen Bereich durch ein Festbett begrenzt werden.
Bewegen sich Feststoffe im gesamten Volumen der Flüssigkeit, spricht man auch hier teilweise von einem ''Wirbelbett''.

== Anwendungen ==
Vorteilhaft bei den fluidisierten Systemen ist der gute Mischeffekt und die dadurch erleichterten Reaktionen. Die Bildung von Toträumen und schlecht durchflossenen Bereichen mit den möglichen Konzentrationsunterschieden, die im Festbett auftreten können, werden weitgehend vermieden. Ein günstiger [[Stoffaustausch|Stoffübergang]] zwischen den beiden Phasen wird erreicht und der Verlauf einer [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktion]] verbessert.

Weiterhin erfolgt in einem Schwebebett eine [[Dispersitätsanalyse#Korngrößenverteilungen|Klassifizierung]] der Feststoffe. Größere und spezifisch schwere Feststoffe reichern sich im unteren und kleinere und leichtere Teilchen in den oberen Bereichen des Schwebebettes an.

Nachfolgend einige Beispiele von technisch-chemischen Verfahren mit Schwebebetten unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Typen:

'''Kombiniertes Schwebebett mit Festbett'''

Bei dem [[Gegenstromaustauscher#Verfahren mit Betrieb von unten nach oben|Schwebebettverfahren]], das für den Ionenaustausch von Flüssigkeiten (bevorzugt Wasser) entwickelt wurde, wird ein Schwebebett gebildet. Bei diesem Verfahren sind mindestens ein Teil der Ionenaustauschharze fluidisiert und nicht Bestandteil des kompakten Harzbettes.<ref>G. Siegers, G. Wuttke: ''Liftbett- und Rinsebett-Verfahren.'' In: ''Kraftwerkstechnik.'' 62, 1982, Jan. Heft 1, S. 42.</ref>

'''Echtes Schwebebett'''

Ein Verfahren mit einem Schwebebett ist die [[Entcarbonisierung#Kalkentcarbonisierung|Entcarbonisierung]] in ''Schnellreaktoren''. Bei diesem Verfahren wird die Carbonathärte in Wässern mit [[Sumpfkalk#Als Chemikalie|Kalkmilch]] ausgefällt. In den Reaktoren bilden sich aus feinen Sandpartikeln, die als Kristallisationskeime dienen, reaktionsfähige ''Hartkörner'', an denen sich [[Calciumcarbonat]] abscheidet. Diese Hartkörner werden im Aufwärtsstrom des behandelten Wassers fluidisiert und bilden ein Schwebebett mit einer oberen Grenzschicht.<ref>G. Baldauf, F. Schredelseker, M. Henkel, K-W. Gatz, H. Sontheimer: ''Untersuchungen zur Schnellentkarbonisierung.'' In: ''gfw Wasser·Abwasser.'' 130 (1989), Nr. 11, S. 569–577.</ref>

Echte Schwebebetten werden bei der Rückspülung von Ionenaustauschharzen gebildet. Hierdurch wird die Abtrennung und der Austrag während des Betriebes aufgenommener ungelöster Schmutzpartikel ermöglicht. Allerdings ist nur die Ausspülung spezifisch leichterer oder von Partikeln mit höherem Strömungswiderstand möglich. Ein ''Wirbelbett'' darf bei den Rückspülungen nicht gebildet werden, da dann auch Ionenaustauschharze mit ausgespült werden.

'''2-Phasen-Wirbel-Schwebebett'''

Ein relativ altes Verfahren, das allerdings eine Mischung von Wirbel- und Schwebebett darstellt, ist das ''Schweberösten'' in Röstöfen. Bei diesem Verfahren ist die Phase ''Flüssigkeit'' nicht zugegen. Ein in der Praxis verwendetes Verfahren auf dieser Grundlage ist das [[Rösten (Metallurgie)|Rösten]]<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=37.–39.|Startseite=206}}</ref> sulfidischer Erze mit dem Sauerstoff der Luft zu Oxiden.

'''3-Phasen-Wirbel-Schwebebett'''

Bei dem [[Schwebebettbiologie|''Wirbel-Schwebebett-Biofilmverfahren'']], einem Reinigungsverfahren für die [[Abwasser#Abwasserbehandlung|Abwasseraufbereitung]], werden die Phasen Flüssigkeit (Wasser), Gas (Luft oder Sauerstoff) und Feststoff verwendet. Die Ausführungen der Systeme sind je nach Hersteller unterschiedlich. Überwiegend ist kein Schwebebett, sondern ein Wirbelbett vorhanden. Kunststoffteilchen, beispielsweise Kugeln, werden abhängig von der Bauweise mit Luft intensiv in der gesamten Flüssigkeit oder auch nur in einer Kammer bei Mehrkammerausführungen umgewälzt und aufgewirbelt. Die für die Reinigung und dem Abbau der Schadstoffe im Wasser notwendige [[Belebtschlammverfahren|Biomasse]] wächst auf der Oberfläche der Kunststoffteilchen und ist dort weitgehend fixiert.<ref>W. Hosang, W. Bischhoff: ''Abwassertechnik.'' 11. Auflage. B.G.Teubner, Stuttgart/Leipzig 1998, ISBN 3-519-15247-9.</ref> Überschüssige und abgestorbene Biomasse wird ausgetragen und muss in einer weiteren Stufe [[Nachklärbecken|zurückgehalten]] werden.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Mischen (Verfahrenstechnik)]]
[[Kategorie:Strömungsmechanik]]

Schwebebett - Versionsgeschichte

imported>Swisspolarbear: /* Anwendungen */