1. Definition - Was ist die Froude-Zahl?

Die Froude-Zahl ist eine dimensionslose Kennzahl. Sie vergleicht 2 Kräfte:

Fr = (Kräfte außer Gravitation – hauptsächlich Zentrifugalkräfte) / Gravitation

und gibt eine Aussage über die Dynamik des Partikelstroms in einem Mischer.

2. Berechnung der Froude-Zahl

Gleichung 1: Froude-Zahl

Mit
R = Mischerradius oder Radius des Mischwerkzeugs
ω = Winkelgeschwindigkeit

Für Pulvermischer mit einem Mischwerkzeug (z. B. Band, Paddel) kann sie in einer praktischeren Form in Gleichung 2 ausgedrückt werden:

Gleichung 2: Berechnung der Froude-Zahl für Mischer mit Mischwerkzeug (Band, Paddel usw.)

Mit
u = Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeugs
D = Durchmesser des Mischwerkzeugs

3. Interpretation und Anwendung der Froude-Zahl

Die Froude-Zahl wird verwendet, um zu charakterisieren, wie Partikel in einem Trockenmischer gemischt werden.

• Wenn Fr < 1, sind die Gravitationskräfte größer als die durch Rühren oder Bewegung des Mischers verursachten Trägheitskräfte. Das Mischen erfolgt daher in der dichten Phase, wobei die Partikel übereinander rollen. Freifallmischer (Trommelmischer) oder Bandmischer arbeiten typischerweise in diesem Bereich.

• Wenn Fr = 1, liegt der Kipp-Punkt vor, an dem sich Trägheits- und Gravitationskräfte ausgleichen. Die Partikel können durch den Mischer in Suspension gebracht werden, und es kommt zur Fluidisierung. Doppelschaft-Paddelmischer, die eine Fluidisierungszone zum Mischen nutzen, arbeiten typischerweise im Bereich Fr = 1 bis 1,1.

• Wenn Fr > 6–7, wird das Pulver tatsächlich zentrifugiert und bildet einen Ring an der Wand des Mischers. Dies ist typisch für Schermischer (die auch in der fluidisierten Zone mit Fr zwischen 2 und 6 arbeiten können).