Modellierung der Hydrodynamik von Dreiphasenströmungen in Treibstrahl-Schlaufenreaktoren

Von:

Saskia John

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Für die Auslegung von Reaktoren mit Mehrphasensystemen ist die Kenntnis der Hydrodynamik von zentraler Bedeutung. Dies gilt umso mehr für Apparate, die mit hohen Feststoff- und Gasgehalten betrieben werden. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Kenntnislücken in der Beschreibung der Hydrodynamik von Dreiphasensystemen durch experimentelle Untersuchungen zu schließen und für konkrete Anwendungen in der Reaktorauslegung eine Modellgrundlage zu formulieren. Hierzu werden Untersuchungen in einem Strömungskanal durchgeführten (an einzelnen Blasen in Suspensionen) und in einem Treibstrahl-Schlaufenreaktor im halbtechnischem Maßstab mit Zwei- und Dreiphasensystemen. Die aus den experimentellen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse werden in ein übergreifendes Modell zur Beschreibung der Relativgeschwindigkeit einzelner Blasen und Blasen unter Schwarmeinfluss in Suspensionen / Dreiphasensystemen mit praxisrelevanten Dispersphasengehalten überführt. Anhand von Beispielrechnungen zur Reaktorauslegung und Skalierung wird in einem Vergleich aufgezeigt, dass durch die Berücksichtigung der Feststoff-Blase-Wechselwirkungen in Dreiphasensystemen eine genauere Reaktorauslegung möglich ist.