STRIKO · exclusieve agent Benelux
STRIKO STX menger
Viscositeit, Reynoldsgetal en drukval uitgelegd: zo kiest u een STX die stroperige media wel homogeen krijgt.
STRIKO STX menger: gebouwd voor het specialisme van STRIKO
De STRIKO STX menger is de statische menger die STRIKO heeft ontwikkeld voor viskeuze vloeistoffen, en daarmee raakt hij de kern van waar dit bedrijf zich sinds 1974 mee bezighoudt. STRIKO Verfahrenstechnik GmbH maakt breekplaten en statische mixers voor (hoog)viskeuze media. De STX is in dat programma de serie voor dikke en stroperige vloeistoffen. Naast de STX biedt STRIKO de EREstat voor voedingsmiddelen, de Helical als universele menger en de STV voor gassen, maar wie met een echt stroperig medium werkt, komt vroeg of laat bij de STX uit.
Waarom verdient viscositeit zo veel aandacht? Omdat de regels van het mengen veranderen zodra een vloeistof dik wordt. Bij water en andere dunne vloeistoffen helpt de turbulentie in een leiding al een flink eind mee. Bij een hars, een lijm, een polymeeroplossing of een geconcentreerde siroop is die turbulentie er niet. Twee componenten die in een lege leiding naast elkaar stromen, blijven naast elkaar stromen. Wie dan met een standaard menger aan de slag gaat, merkt dat het resultaat tegenvalt of dat de drukval onverwacht hoog oploopt.
Dutch Valve Vision is de exclusieve agent van STRIKO voor Nederland, België en Luxemburg. Op deze pagina leggen we uit wat er bij het mengen van viskeuze media technisch gebeurt, waarom het Reynoldsgetal en de laminaire stroming zo bepalend zijn, en hoe we de drukval in de hand houden. Dat maakt de keuze voor een STRIKO STX menger beter te onderbouwen, ook richting collega’s die de installatie moeten goedkeuren.
Viscositeit: waarom stroperig mengen een ander vak is
Viscositeit is de weerstand die een vloeistof biedt tegen stromen. Water heeft bij kamertemperatuur een viscositeit van circa 1 mPa·s. Een stroperig medium kan daar vele ordes van grootte boven zitten. Hoe hoger de viscositeit, hoe meer kracht er nodig is om de vloeistof in beweging te houden, en hoe minder de vloeistof uit zichzelf gaat wervelen.
Voor het mengen heeft dat twee grote gevolgen. Het eerste is dat diffusie, het vanzelf in elkaar overlopen van twee componenten op moleculair niveau, bij hoge viscositeit extreem langzaam verloopt. Daar hoeft u dus niet op te rekenen. Het tweede is dat de stroming in de leiding laminair wordt. Er zijn geen wervels die de componenten door elkaar husselen. Het medium beweegt in lagen, waarbij het midden van de leiding sneller stroomt dan de rand.
Een beeld dat veel mensen herkennen, is een pot honing waar u een lepel jam doorheen roert. Na één keer roeren ziet u strepen. Pas na veel roerbewegingen ontstaat een egale kleur. Die strepen worden steeds dunner, tot ze zo fijn zijn dat u ze niet meer ziet. Precies dat principe gebruikt een statische menger voor viskeuze media, alleen dan continu en in een gesloten leiding.
Temperatuur en viscositeit
De viscositeit van de meeste vloeistoffen hangt sterk af van de temperatuur. Een medium dat warm vrij goed stroomt, kan bij een lagere temperatuur veel dikker zijn. Voor een STRIKO STX menger betekent dat dat de viscositeit bij de werkelijke procestemperatuur de ontwerpbasis moet zijn. Draait een installatie bij het opstarten kouder dan in normaal bedrijf, dan moet ook die situatie worden meegenomen, omdat de drukval dan hoger uitvalt.
Niet-Newtoniaans gedrag
Veel stroperige media zijn bovendien niet-Newtoniaans. Hun viscositeit hangt af van hoe snel ze worden vervormd. Sommige producten worden dunner naarmate ze sneller stromen, andere juist dikker. Een enkel viscositeitsgetal is voor zulke media niet genoeg. Als er reologische gegevens beschikbaar zijn, zoals een viscositeitscurve bij verschillende afschuifsnelheden, dan helpen die enorm bij het dimensioneren.
De STRIKO STX menger is de statische menger van STRIKO voor viskeuze vloeistoffen, ideaal voor dikke en stroperige media. Bij hoge viscositeit is de stroming laminair en ontstaat menging door herhaald splitsen en herschikken van de stroming, niet door turbulentie. Met de juiste dimensionering mengt de STX viskeuze media efficiënt binnen een acceptabele drukval.
Het Reynoldsgetal en de laminaire stroming in een STRIKO STX menger
Het Reynoldsgetal is de maat die in de stromingsleer aangeeft of een stroming laminair of turbulent is. Het is de verhouding tussen de traagheidskrachten en de viskeuze krachten in de vloeistof. In formulevorm is het de dichtheid maal de snelheid maal de leidingdiameter, gedeeld door de dynamische viscositeit. Bij een laag Reynoldsgetal overheersen de viskeuze krachten en is de stroming laminair. Bij een hoog Reynoldsgetal overheersen de traagheidskrachten en ontstaat turbulentie.
Voor een lege, rechte leiding ligt de overgang in de vakliteratuur rond een Reynoldsgetal van circa 2300. Bij viskeuze media zit u daar in de praktijk vaak ver onder, omdat de viscositeit in de noemer van de formule staat. Een hogere snelheid of een grotere diameter verandert daar weinig aan zolang de viscositeit hoog is. U kunt een stroperig medium niet zomaar turbulent maken door harder te pompen, want de drukval loopt dan sneller op dan de menging verbetert.
Dat is de reden waarom een STRIKO STX menger is ontworpen voor laminaire stroming. In plaats van te vertrouwen op wervels die er niet zijn, gebruikt hij de geometrie van de mengelementen om het werk te doen. Bij de selectie berekenen we daarom altijd eerst in welk stromingsregime het proces zit. Dat bepaalt welke aanpak werkt en welke niet.
Mengen door delen: wat er in de mengelementen gebeurt
In een laminaire statische menger gebeurt het mengen door de stroming steeds opnieuw te splitsen, om te leiden en weer samen te voegen. Elk element snijdt de binnenkomende stroom in deelstromen, herschikt die en legt ze in een nieuwe volgorde naast elkaar. Het volgende element doet dat opnieuw, maar vanuit een andere richting. Het resultaat is dat het aantal lagen van de verschillende componenten met elk element sterk toeneemt, terwijl elke laag steeds dunner wordt.
Denk terug aan de strepen jam in de honing. Na een paar elementen zijn er nog zichtbare strepen. Na meer elementen zijn die lagen zo dun geworden dat het medium voor het oog en voor het proces homogeen is. Hoe fijn de verdeling wordt, hangt dus direct af van het aantal elementen. Dat is ook waarom de lengte van een STRIKO STX menger geen standaardmaat is, maar een uitkomst van de gewenste mengkwaliteit.
Daarnaast brengen de elementen het medium van de wand naar het midden en andersom. In een lege leiding met laminaire stroming blijft het medium aan de wand achter, terwijl het midden doorstroomt. Dat geeft een brede spreiding in verblijftijd. Een statische menger vlakt dat profiel af, zodat het medium gelijkmatiger door de leiding gaat. Voor temperatuurgevoelige of reactieve media is dat een belangrijk bijeffect.
Drukval: de prijs van menging bij hoge viscositeit
Een statische menger haalt zijn mengenergie uit de drukval in de leiding. Bij viskeuze media is die drukval het belangrijkste ontwerppunt. In laminaire stroming is de drukval in een lege leiding recht evenredig met de viscositeit en met het debiet. Een menger voegt daar een veelvoud aan toe, omdat de elementen de stroming actief omleiden. Wordt het medium twee keer zo stroperig, dan verdubbelt bij gelijke omstandigheden ook de drukval.
De diameter als belangrijkste stuurknop
De grootste invloed op de drukval heeft de leidingdiameter. Volgens de bekende wet van Hagen-Poiseuille is de drukval in een lege leiding bij laminaire stroming omgekeerd evenredig met de diameter tot de vierde macht. Een iets grotere diameter levert dus al een flinke daling van de drukval op. Voor een STRIKO STX menger is dat vaak de sleutel: een grotere menger in een lokaal verwijde leidingsectie kan dezelfde mengkwaliteit halen bij een veel lagere drukval.
Afwegen binnen wat de pomp kan
Meer elementen betekent betere menging, maar ook meer drukval. De afweging moet passen binnen wat de pomp kan leveren en wat de leiding en de apparatuur mogen hebben. Daarom vragen we bij elke aanvraag naar de toegestane drukval. Is die krap, dan zoeken we het in de diameter of in de keuze van de elementen. Is die ruim, dan kan een compactere menger volstaan. Zo vinden we een balans tussen mengkwaliteit, drukval en inbouwruimte.
Vergeet daarbij niet dat de drukval ook mechanische gevolgen heeft. Een hoge drukval betekent een hogere druk voor de menger, en die druk moet de leiding, de flenzen en de pomp aankunnen. Bij een installatie waar een verstopping of een koude start de druk snel kan laten oplopen, is het verstandig om ook de drukbeveiliging mee te nemen. STRIKO maakt naast mengers ook breekplaten, en via ons kunt u beide in één traject laten beoordelen. Een STRIKO STX menger die goed is gedimensioneerd, draait bovendien ruim binnen de drukgrenzen van de installatie, ook bij de uitersten van viscositeit en debiet.
Als de viscositeiten van de componenten ver uit elkaar liggen
Een extra lastige situatie ontstaat als een dun component in een dikke hoofdstroom moet worden gemengd, of andersom. Het dunne component zoekt de weg van de minste weerstand en heeft de neiging langs de wand of door kanalen in de dikke stroom weg te lopen. In de mengtechniek staat een groot viscositeitsverschil tussen de componenten bekend als een van de moeilijkste taken.
Voor zulke gevallen is de positie en de manier van inbrengen van het dunne component minstens zo belangrijk als de menger zelf. Het moet zo worden gedoseerd dat de elementen het direct kunnen oppakken. Soms helpt het ook om het dunne component eerst met een deel van de hoofdstroom voor te mengen. Wij bekijken dat samen met STRIKO per toepassing, omdat de verhoudingen tussen de viscositeiten en de volumestromen per proces heel verschillend zijn.
Een herkenbaar voorbeeld is een tweecomponentenproduct waarbij een verharder in een stroperige basis moet worden gemengd. Als de verharder niet gelijkmatig verdeeld is, hardt het product op de ene plek wel en op de andere niet uit. Een goed gedimensioneerde STRIKO STX menger voorkomt dat, mits de dosering en de inbrengpositie kloppen.
Waar een STRIKO STX menger in de praktijk wordt ingezet
STRIKO noemt voor zijn statische mixers onder meer de chemische en petrochemische industrie, de farmaceutische productie, de productie van cosmetica en processen met viskeuze mediastromen. In al die sectoren komen stroperige vloeistoffen voor. Denk aan een crème of gel die uit meerdere fasen wordt opgebouwd, aan een polymeeroplossing die met een additief moet worden verrijkt, of aan een hars die een kleurstof of vulstof moet krijgen. De gemene deler is steeds dat het medium te dik is om op turbulentie te vertrouwen.
Een tweede groep toepassingen zit in de homogenisatie van een eindproduct. Een stroperig product dat uit een reactor of een voorraadtank komt, is niet altijd over de hele massa gelijk van samenstelling of temperatuur. Een STRIKO STX menger vlak voor het afvullen of de volgende processtap zorgt ervoor dat elke portie dezelfde eigenschappen heeft. STRIKO noemt homogenisatie van het eindproduct expliciet als een toepassing waarbij maatwerk extra voordelen biedt.
Ook bij verwarmen en koelen van viskeuze media speelt menging een rol. Stroperige vloeistoffen geleiden warmte slecht en in laminaire stroming ontstaan grote temperatuurverschillen tussen wand en midden. Door het medium telkens van de wand naar het midden te brengen, helpt een menger om de temperatuur over de doorsnede gelijkmatiger te maken. Voor warmteoverdracht bij viskeuze media heeft STRIKO overigens ook een eigen productlijn met warmtewisselaars.
Niet elke taak vraagt om een STX. Is het medium maar licht viskeus en de stroming niet uitgesproken laminair, dan kan de Helical als universele menger volstaan. Gaat het om een voedingsmiddel met strenge hygiëne-eisen, dan komt de EREstat in beeld. Die afweging maken we altijd op basis van de procesgegevens, niet op basis van de productnaam.
Een STRIKO STX menger dimensioneren: gegevens en aanpak
Voor een onderbouwde dimensionering hebben we de viscositeit van elke component nodig, bij voorkeur bij de procestemperatuur en bij de uitersten daarvan. Als het medium niet-Newtoniaans is, helpt een viscositeitscurve. Daarnaast zijn de volumestromen en hun verhouding, de dichtheid, de druk en de toegestane drukval nodig. Tot slot willen we weten welke mengkwaliteit u aan het eind van de menger nodig hebt, en hoeveel inbouwruimte er beschikbaar is.
Het materiaal kiezen we op basis van het medium, de temperatuur en eventuele corrosieve componenten. Roestvrij staal zoals SS316, 1.4404 en 1.4571 is gangbaar, en voor agressieve media zijn coatings of bekledingen mogelijk. STRIKO mixers zijn eenvoudig te demonteren voor reiniging of inspectie, wat bij media die kunnen aankoeken of uitharden een groot praktisch voordeel is.
Na de selectie ondersteunen wij bij de integratie, met een druktest en lekdetectie na inbouw en waar gewenst meetpunten voor de mengkwaliteit. Dutch Valve Vision werkt volgens een ISO 9001-gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem, gecertificeerd door KIWA. Omdat wij als exclusieve STRIKO-agent directe lijnen met de fabrikant hebben, kunnen we complexe viskeuze mengtaken snel voorleggen aan de mensen die de STRIKO STX menger ontwerpen.
Vanaf welke viscositeit heb ik een STRIKO STX menger nodig?
Een harde grens is er niet, en we noemen hier bewust geen vaste waarde. Het gaat niet alleen om de viscositeit, maar om de combinatie met snelheid, diameter en dichtheid. Samen bepalen die het Reynoldsgetal en daarmee het stromingsregime. Zit uw proces duidelijk in het laminaire gebied, dan is een menger die daarvoor is ontworpen de logische keuze. De STX is binnen het STRIKO-programma bedoeld voor dikke en stroperige vloeistoffen. Voor minder viskeuze media kan de Helical als universele menger volstaan. Welke serie past, rekenen we per toepassing uit. Stuur ons de viscositeit, de volumestromen en de leidingdiameter voor een eerste beoordeling.
Wat betekent een laag Reynoldsgetal voor het mengen?
Een laag Reynoldsgetal betekent dat de viskeuze krachten in de vloeistof overheersen. De stroming is dan laminair en er ontstaan geen wervels die de componenten door elkaar mengen. Diffusie verloopt bij hoge viscositeit bovendien extreem langzaam. Zonder menger blijven twee componenten daardoor lang naast elkaar stromen. Een statische menger voor laminaire stroming lost dat op door de stroming telkens te splitsen en te herschikken. Het aantal lagen neemt met elk element sterk toe en de lagen worden steeds dunner. Uiteindelijk is het mengsel voor het proces homogeen. Het Reynoldsgetal is daarom een van de eerste dingen die we bij een aanvraag berekenen.
Waarom is de drukval bij viskeuze media zo hoog?
In laminaire stroming is de drukval recht evenredig met de viscositeit en met het debiet. Een stroperig medium vraagt dus veel meer druk om door een leiding te stromen dan water. Een statische menger voegt daar een veelvoud aan toe, omdat de elementen de stroming actief omleiden. Die drukval is tegelijk de energiebron voor het mengen. De grootste stuurknop is de diameter, omdat de drukval sterk afneemt bij een grotere doorsnede. Ook het aantal en type elementen speelt mee. We zoeken daarom een balans tussen mengkwaliteit en drukval binnen wat uw pomp kan leveren. Geef bij uw aanvraag altijd de toegestane drukval op.
Kan een STRIKO STX menger een dun additief in een dikke stroom mengen?
Dat kan, maar het is een van de lastigste mengtaken. Het dunne component heeft de neiging langs de wand of door kanalen in de dikke stroom weg te lopen. De manier en de positie van inbrengen zijn daarom minstens zo belangrijk als de menger zelf. Het additief moet zo worden gedoseerd dat de elementen het direct oppakken. Soms helpt het om het dunne component eerst met een deel van de hoofdstroom voor te mengen. Ook de verhouding tussen de volumestromen speelt een rol. Wij bekijken zulke taken per geval samen met STRIKO. Stuur ons de viscositeit van beide componenten en de mengverhouding.
Wat als de viscositeit van mijn medium sterk wisselt?
Veel media veranderen van viscositeit met de temperatuur. Bij het opstarten van een koude installatie kan het medium veel dikker zijn dan in normaal bedrijf. De drukval over de menger is dan hoger. Daarom rekenen we niet alleen met de normale procestemperatuur, maar ook met de uitersten. Bij niet-Newtoniaanse media hangt de viscositeit ook af van de stroomsnelheid. Een viscositeitscurve bij verschillende afschuifsnelheden helpt dan bij het dimensioneren. Hoe vollediger de reologische gegevens, hoe nauwkeuriger de dimensionering. Zo voorkomt u dat de menger alleen onder ideale omstandigheden goed presteert.
Hoe reinig ik een STRIKO STX menger bij aankoekende media?
Stroperige media kunnen aankoeken of uitharden, zeker bij stilstand. De mixers van STRIKO laten zich eenvoudig demonteren, zodat u de elementen kunt reinigen of inspecteren. Daardoor kunt u de elementen bij een geplande stop controleren en reinigen zonder een complete leidingsectie te vervangen. Waar het proces het toelaat, zijn ook inline reiniging en stoomreiniging mogelijk. Omdat er geen bewegende delen zijn, is er geen mechanische slijtage om rekening mee te houden. Een oplopende drukval kan een eerste signaal zijn dat er aanslag in de menger zit. Het is verstandig om die drukval te monitoren. Wij adviseren graag over een reinigingsaanpak die past bij uw medium.
Welke gegevens heeft u nodig om een STX te dimensioneren?
Het belangrijkste is de viscositeit van elke component bij procestemperatuur. Bij niet-Newtoniaanse media willen we graag een viscositeitscurve ontvangen. Verder hebben we de volumestromen, de mengverhouding, de dichtheid en de druk nodig. De toegestane drukval is bij viskeuze media een essentieel gegeven. Ook de gewenste mengkwaliteit aan het eind van de menger bepaalt de configuratie. Daarnaast zijn de leidingdiameter, de aansluiting en de beschikbare inbouwruimte van belang. Voor de materiaalkeuze horen de samenstelling van het medium en eventuele corrosieve componenten erbij. Met die gegevens kunnen we samen met STRIKO een onderbouwde dimensionering maken.
Waarom een STRIKO STX menger via Dutch Valve Vision?
Dutch Valve Vision is de exclusieve agent van STRIKO voor Nederland, België en Luxemburg. STRIKO is sinds 1974 actief en gespecialiseerd in breekplaten en statische mixers voor (hoog)viskeuze media. De STX sluit dus direct aan op het specialisme van de fabrikant. Wij adviseren bij selectie en dimensionering en ondersteunen bij integratie en validatie. Bij onderhoud of vervanging leveren we originele STRIKO producten. Ons kwaliteitsmanagementsysteem is ISO 9001-gecertificeerd door KIWA. Omdat we directe lijnen met STRIKO hebben, kunnen we complexe mengtaken snel voorleggen. Mail uw gegevens naar sales@dutchvalvevision.com of bel +31 (0)70-2210560.
Offerte aanvragen
Laat uw viskeuze mengtaak doorrekenen
Stuur ons de viscositeit van elke component bij procestemperatuur, de volumestromen, druk en de toegestane drukval. Wij dimensioneren de STX samen met STRIKO.
- +31 (0)70-2210560
- sales@dutchvalvevision.com
- Vlotlaan 641, 2681 TZ Monster
- Ma-vr 09:00-17:00
Verder lezen