Whirlpool

Prozessablauf

• Ausschlagzeit der Würze aus Würzepfanne
• Düsengeschwindigkeit in Whirlpool
• Schnelle Heißtrubabscheidung durch Sedimentation
• Bildung Trubkegel in der Mitte des Whirlpools
• ausreichende Festigkeit des Trubkegels
• Abziehen der geklärten Würze
• Trubaustrag/-auslauf

Trenneffekt

Die Sinkgeschwindigkeit w der Partikel ist durch den Partikeldurchmesser d, die Dichte der Partikel ρ_K, die Dichte der Flüssigkeit ρ_Fl und der dynamischen Viskosität der Flüssigkeit η_Fl charakterisiert.

(1)

\begin{align} w = \frac{1}{18 \cdot \eta_{Fl}} \cdot d^2 \cdot ( \rho_K - \rho_{Fl}) \cdot g \end{align}

Die Radialgeschwindigekeit w_r ist noch von der Winkelgeschwindigkeit ω abhängig.

(2)

\begin{align} w_r = \frac{1}{18 \cdot \eta_{Fl}} \cdot d^2 \cdot ( \rho_K - \rho_{Fl}) \cdot R \cdot \omega^2 \end{align}

Es entstehen 2 Zonen, in der ersten oberen Zone streben die Partikel schräg nach unten außen, während am Boden in der zweiten Zone (Grenzschicht mit Reibungskräften) die Teilchenbewegung von außen nach innen ist (Sekundärströmung). Zonen mit kleiner Geschwindigkeit sind Toruswirbel und werden als störende Sekundärströmungen gesehen.

Konstruktive Anforderungen

• Würzehöhe-/durchmesser-Verhältnis: 0,7-0,8 zu 1
• Ebene Bodenform, leichte Neigung 1-2 °
• Tangentiale Eintrittsgeschwindigkeit 3-5 m/s
• 2 Austrittsöffnungen an Zarge (0,1-0,15 * H_Wü, 0,5 * H_Wü)
• Umpumpzeit 10 min
• Austrittgeschwindigkeit 0,6-0,8 m/s
• Isolierung Whirlpool

Auslegung

Die Auslegung geschieht nach einem Auslegungsdiagramm nach Prof. Denk. Das Eintrittsvolumen kann aus Diagramm ausgelesen werden (x ist Verhältnis V_E/V_AW)

(3)

\begin{align} \dot{V}_E = x \cdot V_{AW} \end{align}

Der Durchmesser des Whirlpools D ergibt sich aus dem Ausschlagwürzevolumen V_AW

(4)

\begin{align} D = \sqrt[3]{\left( \frac{V_{AW}}{0,2 \pi} \right)} \end{align}

(5)

\begin{align} H_{Wu} = 0,8 \cdot D \end{align}

Die Umpumpdauer τ_P ergibt sich aus dem Quotienten von Ausschlagwürzevolumen V_AW und dem Würzeeintrittvolumenstrom V_E

(6)

\begin{align} \tau_P = \frac{V_{AW}}{\dot{V}_E} \end{align}

Trombenhöhe z beim Einströmen der Würze

(7)

\begin{align} \Delta z = \frac{\omega^2 \cdot R^2}{2 \cdot g} \end{align}

Calypso

1. Würze tangential über Einlaufschlitz in inneren Behälter
2. Whirlpoolrast mit Heißtrubabtrennung
3. Abziehen der Würze zur Ringleitung
4. Atmosphärisches Würzestripping im äußeren Behälter
5. Würzekühlung