Mengbuis
Wat een mengbuis is, waarom hij meer doet dan een lege buis met turbulentie en hoe diameter, lengte en materiaal worden bepaald.
Een mengbuis is een leidingdeel met vaste mengelementen die de stroming splitsen, omleiden en weer samenvoegen, zodat componenten over de hele doorsnede gelijk verdeeld raken. Het is de Nederlandse vakterm voor een statische menger. Anders dan een lege buis mengt een mengbuis ook bij laminaire stroming en op een korte lengte.
Wat verstaan we onder een mengbuis?
Een mengbuis is een leidingdeel waarin vaste mengelementen zitten die twee of meer stromen tot één homogeen geheel maken. In de praktijk is het de Nederlandse vakterm voor wat in de rest van de wereld een static mixer of statische menger heet. Je komt het woord tegen in bestekken, in inkoopaanvragen en op werktekeningen, meestal op de plek waar een doseerleiding op een hoofdleiding aansluit. Van buiten ziet een mengbuis eruit als een gewoon stuk pijp met aan beide kanten een aansluiting. Het verschil zit van binnen.
In de mengbuis zitten geometrisch gevormde elementen die de stroming dwingen zich te verdelen en opnieuw samen te komen. Er zit geen motor aan, geen as en geen roerwerk. Het product stroomt erdoorheen zoals door elk ander leidingdeel, en onderweg wordt het gemengd. De energie daarvoor komt uit de stroming zelf, en dat zie je terug als drukval over de mengbuis.
Bij Dutch Valve Vision leveren wij mengbuizen uit het programma van STRIKO, waarvoor wij de exclusieve agent zijn in Nederland, België en Luxemburg. STRIKO is gespecialiseerd in statische mengers voor (hoog)viskeuze media en biedt de series EREstat, Helical, STV en STX. Op deze pagina gaan we in op de mengbuis als leidingdeel: wat hem onderscheidt van een lege buis, hoe de maatvoering wordt bepaald en waar hij in de installatie hoort. De uitgebreide uitleg over de verschillende series vind je op onze pagina over de statische menger.
Het woord wordt overigens niet alleen in de procesindustrie gebruikt. In branders en gastoestellen heet het buisje waarin gas en lucht samenkomen voor de verbranding ook vaak een mengbuis. Dat is een ander onderdeel, met een andere functie en een andere werking. Wie hier zoekt naar een vervangend onderdeel voor een brander of ketel, zit dus op de verkeerde plek. Op deze pagina gaat het over het leidingdeel met vaste mengelementen voor industriële processen, van waterbehandeling tot chemie en voeding.
Een mengbuis versus een lege buis met turbulentie
Een vraag die we regelmatig krijgen: waarom zou je een mengbuis inbouwen als een lange leiding ook mengt? Het klopt dat een turbulente stroming in een lege buis na verloop van tijd voor menging zorgt. De wervelingen verplaatsen vloeistof van het midden naar de wand en terug, en na genoeg leidinglengte zijn de componenten redelijk verdeeld. Maar er zitten drie problemen aan die aanpak.
Het eerste probleem is de lengte. Een lege buis heeft een lange rechte afstand nodig voordat een toevoeging gelijkmatig over de doorsnede is verdeeld. In een compacte installatie of op een skid is die ruimte er vaak niet. Een meetinstrument of monsterpunt dat te dicht na het doseerpunt zit, meet dan een waarde die niet representatief is voor de hele stroom. Een mengbuis bereikt dezelfde of een betere verdeling op een veel kortere lengte.
Denk aan een compacte doseerskid, waarop een pomp, een doseerleiding, een hoofdleiding en een meetinstrument binnen een paar meter moeten passen. Een lange rechte leiding om de menging haar werk te laten doen, past daar gewoon niet op. De ontwerper heeft dan twee keuzes: het meetpunt verplaatsen naar een plek verderop in de installatie, waar het minder handig is, of een mengelement inbouwen dat de verdeling op korte afstand regelt. In de meeste gevallen is de tweede keuze de eenvoudigste.
Het tweede probleem is laminaire stroming. Bij stroperige media of lage stroomsnelheden zijn er in een lege buis nauwelijks wervelingen. De vloeistof beweegt in gladde lagen, en een toevoeging die in het midden wordt geïnjecteerd, blijft als een streng in het midden lopen, ook over tientallen meters. Een mengbuis doorbreekt dat patroon door de stroom mechanisch te herschikken. Juist onder deze omstandigheden is het verschil tussen een lege buis en een mengbuis het grootst.
Het derde probleem is voorspelbaarheid. De menging in een lege buis hangt sterk af van de stroomsnelheid. Bij een lager debiet neemt de turbulentie af en daarmee ook het mengresultaat. Een mengbuis heeft een vaste geometrie die bij de ontwerpcondities een voorspelbaar resultaat geeft. Dat is de reden waarom je in veel installaties een mengbuis vindt, ook op plekken waar in theorie genoeg rechte leiding beschikbaar was.
Wat er binnen in een mengbuis gebeurt
Volg je een vloeistofdeeltje door een mengbuis, dan zie je een steeds herhaald patroon. Bij het eerste element wordt de stroming gesplitst in deelstromen. Die worden omgeleid, van het midden naar de wand en van de wand naar het midden, waarbij schuifkrachten ontstaan. Aan het einde van het element komen de deelstromen weer samen. Het volgende element doet hetzelfde in een andere oriëntatie, en zo gaat het verder tot het einde van de mengbuis.
Bij laminaire stroming werkt dat als het vouwen van deeg. Bij elke splitsing en herschikking neemt het aantal lagen toe en worden de lagen dunner, tot de verschillen zo klein zijn dat diffusie de rest doet. Bij turbulente stroming versterken de elementen de wervelingen die er al zijn en sturen ze die zo dat de componenten snel over de hele doorsnede verdeeld raken. Het Reynoldsgetal, de verhouding tussen traagheidskrachten en viskeuze krachten, vertelt in welk regime een proces zich bevindt. Daarmee bepalen we welk type elementen en welke lengte in de mengbuis nodig zijn.
De voortdurende uitwisseling tussen het midden van de leiding en de wand heeft nog een effect dat vaak minder bekend is. In een lege leiding heeft een stroperig product aan de wand een andere temperatuur dan in het midden, zeker als de leiding wordt verwarmd of gekoeld. Door het product steeds van de wand naar het midden en terug te sturen, worden ook die temperatuurverschillen kleiner. Daarom worden statische mengers ook ingezet bij warmteregulerende taken en bij temperatuurgevoelige producten. Het mengen van stoffen en het gelijkmaken van temperatuur gaan in dezelfde elementen samen.
Selectie begint bij vier gegevens
Maatvoering van een mengbuis: diameter, lengte en elementen
De maatvoering van een mengbuis volgt uit drie vragen. Hoe goed moet het mengsel aan het einde zijn? Hoeveel druk mag het mengen kosten? En hoeveel ruimte is er in de leiding? De STRIKO-mengers zijn flexibel te configureren in diameter, lengte en interne mengelementen, zodat ze aansluiten op de viscositeit, de stroomsnelheid en de eindkwaliteit die een proces vraagt.
In de praktijk werken we die vragen in een vaste volgorde af. Eerst bepalen we met de viscositeit en de volumestroom het stromingsregime. Daarna kiezen we het type elementen dat bij dat regime en bij het medium past. Vervolgens rekenen we uit hoeveel elementen nodig zijn voor de gewenste mengkwaliteit, en welke drukval daarbij hoort. Pas als die drukval binnen het budget van de pomp valt, ligt de lengte vast. Past het niet, dan schuiven we met diameter of elementtype tot de balans klopt.
De diameter van een mengbuis sluit in veel gevallen aan op de bestaande leiding. Soms kiezen we bewust voor een andere diameter, bijvoorbeeld om de stroomsnelheid in de mengbuis te verhogen en daarmee de menging te versterken. Dat gaat wel ten koste van een hogere drukval, dus die keuze maken we alleen als de pomp daar ruimte voor heeft.
De lengte hangt samen met het aantal mengelementen. Meer elementen betekenen meer splitsingen en een beter mengresultaat, maar ook meer drukval en een langere inbouwmaat. Bij een turbulente stroming zijn vaak minder elementen nodig dan bij een laminaire. Ook de verhouding tussen de componenten speelt mee. Een kleine hoeveelheid additief in een grote stroom vraagt meer mengwerk dan twee stromen van gelijke grootte. Een mengbuis voor een monsterpunt stelt bovendien andere eisen dan een mengbuis die een neutralisatiemiddel alleen voldoende moet verdelen voordat het water de volgende stap in gaat.
De aansluiting stemmen we af op je leiding. Een installatie die volgens DIN is opgebouwd, vraagt een andere aansluiting dan een installatie volgens ANSI of ASME. Geef ons daarom altijd de leidingdiameter, de drukklasse en het type aansluiting door, samen met de lengte die tussen de bestaande flenzen of lassen beschikbaar is.
Materiaal van de mengbuis
Het materiaal van een mengbuis hangt af van het medium, de temperatuur, de corrosieve omstandigheden en de eisen van het proces. Voor de meeste procesleidingen ligt roestvast staal voor de hand, zoals SS316 of de werkstofnummers 1.4404 en 1.4571. Voor minder veeleisende media is koolstofstaal een optie. In water- en afvalwaterbehandeling en bij chemische dosering kiezen we regelmatig voor een mengbuis in kunststof, zoals PVC, PE of PVDF. Voor zeer agressieve media kan de mengbuis een speciale coating of bekleding krijgen.
Kunststof is bestand tegen veel chemicaliën, maar heeft lagere temperatuur- en drukgrenzen dan metaal. Een mengbuis in PVC die in een doseerleiding bij omgevingstemperatuur uitstekend functioneert, is daarom geen automatische keuze voor een warme procesleiding. We vragen dus altijd naar de hoogste temperatuur en druk die kunnen optreden, ook tijdens reiniging. De mengbuizen van STRIKO laten zich eenvoudig demonteren voor reiniging of inspectie, en waar hygiëne telt zijn sterilisatie en stoomreiniging inline mogelijk.
Waar een mengbuis in de installatie komt
De plek van een mengbuis ligt bijna altijd tussen twee punten: het punt waar componenten samenkomen en het punt waar het mengsel homogeen moet zijn. Stroomopwaarts zit een doseerpunt, een injectiepunt of de samenkomst van twee leidingen. Stroomafwaarts zit een meetinstrument, een monsterpunt, een reactor of de volgende processtap.
In water- en afvalwaterbehandeling zit de mengbuis direct na het doseren van coagulanten, neutralisatiemiddelen of lucht. De middelen moeten gelijkmatig over het hele debiet verdeeld zijn om de behandeling en de pH-regeling goed te laten werken. Een pH-meter die na een goed gekozen mengbuis zit, meet een waarde die klopt voor de hele stroom. In de petrochemie en in olie- en gasstromen zorgt een mengbuis voor representatieve monsters, wat telt voor procescontrole en belastingbepaling. In chemische processen helpt hij om reacties sneller en stabieler te laten verlopen, en in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie komt hij terug bij emulsievorming, het doseren van additieven en temperatuurregulatie.
Neem een installatie waar een monteur een doseerleiding op een bestaande hoofdleiding moet aansluiten, met een meetpunt een paar meter verderop. Zonder mengbuis zal het meetpunt de ene keer te veel en de andere keer te weinig zien, afhankelijk van waar de toevoeging in de leiding terechtkomt. Met een mengbuis direct na het injectiepunt is de verdeling op het meetpunt gelijk en wordt de regeling rustiger. Het is een klein leidingdeel dat een groot deel van de meetproblemen wegneemt.
Soms zitten er meerdere doseerpunten achter elkaar, bijvoorbeeld eerst een middel voor de pH-correctie en daarna een coagulant. Elk middel moet dan goed verdeeld zijn voordat het volgende wordt toegevoegd, anders reageren ze plaatselijk op een manier die niet de bedoeling is. In zo’n opstelling werken we vaak met meerdere mengelementen, telkens direct na het doseerpunt. De volgorde en de afstanden bepalen we samen met de procesingenieur, op basis van de chemie van het proces en de beschikbare ruimte.
Mengbuis of statische menger: dezelfde techniek, een andere naam
Mengbuis, statische menger of static mixer: in de procestechniek bedoel je met alle drie hetzelfde apparaat. Het woord mengbuis legt de nadruk op de vorm, een buis die je in de leiding zet. Het woord statische menger legt de nadruk op het principe, mengen zonder bewegende delen. Voor de selectie maakt het niet uit welke term in je specificatie staat. Wij kijken naar het medium, de volumestromen, de viscositeit, de temperatuur, de druk en de gewenste mengkwaliteit, en kiezen op basis daarvan een serie uit het STRIKO-programma. Voor voedingsmiddelen is dat vaak de EREstat, voor algemene toepassingen de Helical, voor gassen de STV en voor stroperige vloeistoffen de STX.
Wie meer wil weten over de werking en de series, vindt op onze pagina over de statische menger een uitgebreide toelichting. Wil je direct een mengbuis laten dimensioneren, stuur dan je gegevens naar sales@dutchvalvevision.com of bel +31 (0)70-2210560 op werkdagen tussen 09:00 en 17:00. Dutch Valve Vision werkt volgens een ISO 9001-gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem, gecertificeerd door KIWA. We ondersteunen bij selectie, integratie met kleppen en meetinstrumentatie, installatie en validatie met druktest, lekdetectie en meetpunten voor de mengkwaliteit.
Veelgestelde vragen over mengbuis
Hoe lang moet een mengbuis zijn?
De lengte van een mengbuis hangt af van de gewenste mengkwaliteit, het stromingsregime en de verhouding tussen de componenten. Er is dus geen vaste lengte die voor elke toepassing geldt. Bij turbulente stroming zijn vaak minder elementen nodig dan bij laminaire stroming. Een kleine hoeveelheid additief in een grote stroom vraagt meer elementen dan twee gelijke stromen. Meer elementen geven een beter resultaat, maar ook meer drukval en een langere inbouwmaat. De STRIKO-mengers zijn flexibel te configureren in lengte en elementen. Wij bepalen de lengte op basis van je procesdata en de ruimte in de leiding. Geef daarom ook de beschikbare lengte tussen de bestaande aansluitingen door.
Waarom niet gewoon een langere lege leiding gebruiken?
Een lege leiding mengt alleen goed als de stroming turbulent is en er genoeg rechte lengte beschikbaar is. In veel installaties is die ruimte er niet. Bij laminaire stroming, zoals bij stroperige media, mengt een lege leiding nauwelijks. Een toevoeging blijft dan als een streng door het product lopen. Ook hangt het mengresultaat in een lege leiding sterk af van de stroomsnelheid. Een mengbuis heeft een vaste geometrie en geeft bij de ontwerpcondities een voorspelbaar resultaat. Hij doet dat bovendien op een veel kortere lengte. Daarom kiezen installaties ook bij voldoende ruimte vaak toch voor een mengbuis.
Wat is het drukverlies over een mengbuis?
Het drukverlies over een mengbuis hangt af van de viscositeit, de stroomsnelheid, de diameter, de lengte en het type elementen. Bij stroperige media is het drukverlies doorgaans hoger dan bij dunne vloeistoffen. Meer elementen geven meer menging, maar ook meer drukverlies. Dat drukverlies is tegelijk de energiebron voor het mengen, want er zit geen motor in. De pomp moet het dus kunnen leveren. Bij de dimensionering rekenen wij daarom met de beschikbare pompdruk. Zo voorkom je dat de installatie na inbouw minder doorzet haalt. Geef bij je aanvraag de beschikbare druk door als je die kent.
Kan een mengbuis uit elkaar voor reiniging?
Ja, de mengbuizen van STRIKO laten zich eenvoudig demonteren voor reiniging of inspectie. Omdat er geen bewegende delen in zitten, zijn er geen lagers of asafdichtingen die extra aandacht vragen. Waar hygiëne telt, zijn sterilisatie en stoomreiniging inline mogelijk. Voor voedingsmiddelen is de EREstat ontworpen, die op hygiënische processen is afgestemd. Het materiaal moet wel passen bij de reinigingsmiddelen en temperaturen die je gebruikt. Kies je voor kunststof, dan bepaalt de reinigingstemperatuur mee welke kunststof geschikt is. Houd bij de inbouw rekening met ruimte om de mengbuis later te kunnen demonteren. Vermeld je reinigingsmethode bij de aanvraag.
Welke aansluitingen zijn mogelijk op een mengbuis?
De aansluiting van een mengbuis stemmen we af op de leiding waarin hij komt. Installaties zijn opgebouwd volgens DIN of volgens ANSI en ASME, en dat bepaalt mee welke aansluiting nodig is. Belangrijk zijn de leidingdiameter, de drukklasse en het type verbinding. Ook de lengte tussen de bestaande aansluitingen bepaalt mee welke uitvoering past. De STRIKO-mengers zijn flexibel te configureren in diameter en lengte. Bij kunststof uitvoeringen gelden andere verbindingsmogelijkheden dan bij metaal. Stuur ons een schets of isometrie met maten als je die hebt. Dan kijken wij hoe de mengbuis het best in je leiding past.
Is een mengbuis ook geschikt voor gassen?
Ja, een mengbuis kan ook gassen mengen. Daarvoor heeft STRIKO de STV, een uitvoering die is geoptimaliseerd voor gasverwerking. Gassen stromen meestal turbulent, maar kunnen door dichtheidsverschillen toch in lagen blijven lopen. Een mengbuis zorgt ervoor dat de samenstelling over de doorsnede gelijk wordt. Een gasanalyser verderop in de leiding meet dan een waarde die voor de hele stroom geldt. Bij gassen weegt het drukverlies vaak zwaar, omdat compressoren of blowers weinig marge hebben. Daarom vragen we ook naar het toelaatbare drukverlies. De precieze uitvoering stemmen we af op jouw gasstroom en drukken.
Welk materiaal kies ik voor een mengbuis?
Het materiaal volgt uit het medium, de temperatuur, de druk en de reinigingsmethode. Roestvast staal zoals SS316, 1.4404 of 1.4571 is de meest gebruikte keuze. Koolstofstaal kan volstaan bij minder veeleisende media. Voor water en chemische dosering zijn kunststoffen zoals PVC, PE en PVDF mogelijk. Die hebben wel lagere temperatuur- en drukgrenzen dan metaal. Bij zeer agressieve media zijn speciale coatings of bekledingen een optie. Wij stemmen het materiaal af op de chemische compatibiliteit en de gewenste levensduur. Geef de samenstelling van het medium en de maximale temperatuur door bij je aanvraag.
Wat stuur ik mee als ik een mengbuis wil aanvragen?
Begin met wat er gemengd wordt en in welke verhouding. Voor elke component willen we de viscositeit weten, gemeten bij de temperatuur waarbij de leiding draait. Daarnaast hebben we het debiet van elke stroom nodig, samen met de bedrijfsdruk en de temperatuur. Vertel ons wat er na het mengen goed moet zijn, bijvoorbeeld een stabiele meetwaarde of een gelijkmatige kleur. Geef de leidingdiameter, de drukklasse, het type aansluiting en de beschikbare lengte door. Laat ook weten hoe je reinigt en of er hygiënische eisen gelden. Mail alles naar sales@dutchvalvevision.com of bel +31 (0)70-2210560. Wij komen dan met een voorstel voor een mengbuis die in je leiding past.
Mengbuis op maat aanvragen
Stuur ons de leidingdiameter, de aansluiting, de beschikbare lengte, de volumestromen en de viscositeit. Dan bepalen wij de juiste mengbuis voor jouw leiding.
+31 (0)70-2210560 · sales@dutchvalvevision.com
Vlotlaan 641, 2681 TZ Monster · Ma-vr 09:00-17:00