Experimentelle und theoretische Untersuchung der Fluiddynamik und des Stofftrennverhaltens von sich bewegenden Kolonnen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eugeny Kenig; Professor Dr.-Ing. Markus Schubert
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430273223

Die Trennung fluider Stoffgemische in Gas/flüssig-Kontaktapparaten auf schwimmenden Plattformen oder großen Schiffe unterliegt großen technischen Herausforderungen aufgrund des Wellengangs. Die wichtigste Größe, die vor allem die erforderliche Kolonnenhöhe bestimmt, ist die Kontaktfläche zwischen Gasphase und Flüssigphase. Zur effizienten Kontaktierung in strukturierten Packungen ist dabei die Ausnutzung der kompletten geometrischen Oberfläche bei möglichst gleichförmiger Phasenverteilung entscheidend. Kolonnen können erheblichen statischen und dynamischen Neigungen ausgesetzt sein, die durch Gravitations- und Trägheitseffekte Phasenfehlverteilungen bewirken und damit die ablaufenden Trennprozesse deutlich beeinflussen.Ziel des Projekts ist die Beschreibung der Trennleistung von sich bewegenden Kolonnen unter Berücksichtigung der sich ausprägenden Fluiddynamik. Hierzu soll ein anwendungsorientierter Modellierungsansatz auf Grundlage der hydrodynamischen Analogien entwickelt werden, welcher bei Kenntnis des Benetzungszustandes die Trennleistung verlässlich vorhersagt. Voraussetzung für die Modellentwicklung ist eine systematische experimentelle Untersuchung des Einflusses der Winkel- und Translationsbewegungen auf die Fluiddynamik. Durch den Einsatz eines neuen zeitlich hochauflösenden Filmsensors in strukturierten Packungen sollen charakteristische Strömungsstrukturen im Durchströmungsquerschnitt dynamisch identifiziert und vermessen werden. Die daraus abgeleiteten Korrelationen zur Fluiddynamik der Zweiphasenströmung sollen in den zu entwickelnden dynamischen Modellierungsansatz der hydrodynamischen Analogien zur Beschreibung der Trennleistung einfließen. Als Beispielprozess wird die Lufttrocknung mittels Triethylenglykol herangezogen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen