In dieser Übersicht wird die Problematik der Partikelbeanspruchung in turbulenten Strömungen thematisiert. Nach der Darstellung der bisherigen Untersuchungen auf dem Gebiet der Partikelbeanspruchungen in Rührbehältern werden eigene Messergebnisse vorgestellt. Mit Hilfe von Tropfengrößenverteilungen eines Flüssig/Flüssig‐Modellstoffsystems werden die Dispergiereigenschaften eines 3 × 24°‐Schrägblattrührers und eines 6‐Blatt‐Scheibenrührers ermittelt. Die Tropfengrößenverteilungen können mit der Focused Beam Reflectance Measurement‐Sonde zeitlich aufgezeichnet werden. Zudem werden mit der numerischen Fluiddynamik die Geschwindigkeitsgradienten und die Energiedissipationsraten im Rührbehälter bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen analysiert. Dabei wird die makroskopische Turbulenz in Schub‐ (Scherung) und Normalspannungen (Dehn‐, Stauchung) unterteilt.

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In Fermentationsanlagen können tierische Zellen durch mechanische Beanspruchungen irreversibel geschädigt werden, wodurch die Produktivität sowie die Produktreinheit sinken. Da solche Fermentationsprozesse häufig in Rührreaktoren bewerkstelligt werden, sind numerische und experimentelle Untersuchungen zur Klärung der physikalischen Effekte für die Prozessgestaltung/‐optimierung von Nutzen.

Im Beitrag geht es um den Einfluss der Rührer auf das Suspendierverhalten schwerer Partikel und den Einzug leichter Partikel von der Fluidoberfläche. Es wird gezeigt, dass für den Einzug leichter Partikel eine Ein-Stromstörer-Variante und ein nach oben fördernder Axialrührer optimal sind. Es wird auch die Problematik des beanspruchungsarmen Rührens vorgestellt und wie folgt zusammengefasst: Jene Rührer/Reaktor-Konfiguration, die für einen bestimmten spezifischen Leistungseintrag die höchste Rührerumfangsgeschwindigkeit benötigt, produziert die höchste hydrodynamische Partikelbeanspruchung.

Computational Fluid Dynamics (CFD) ergänzt auch in der Verfahrenstechnik und speziell in der Rührtechnik zunehmend experimentelle Untersuchungen und klassische Auslegungsregeln beim gezielten Design und der Optimierung von Apparaten. Die Vorzüge liegen einerseits in der Bereitstellung ortsaufgelöster Informationen, die benötigt werden, um z. B. lokale Überhitzungen oder kritische Scherbeanspruchungen zu vermeiden, die messtechnisch nicht oder nur mit großem Aufwand zugänglich sind. Andererseits können Parameterstudien mit CFD oft preiswerter durchgeführt werden als experimentelle Untersuchungen. Der Beitrag dokumentiert Entwicklungen der letzten Jahre, die den Einsatz der CFD auch für industrielle rührtechnische Anwendungen sinnvoll gemacht haben. Schwerpunkte liegen auf der Modellierung der bewegten Einbauten, der Turbulenzmodellierung, der Behandlung nicht‐Newtonscher Fluide und der Simulation von Mehrphasenströmungen.