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Blasenströmung und Stoffübergang in einer instationär betriebenen Blasensäule

 

Dr.-Ing. D. Schmitz

 

In vielen chemischen und energietechnischen Prozessen werden mit flüssigen Gemischen befüllte Reaktoren unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen eingesetzt. Im Falle von Betriebsstörungen kann es zum plötzlichen Absinken des Drucks kommen. Als Folge wallt der Reaktorinhalt auf und es kommt zu einem mehrphasigen Ausströmen von Flüssigkeit und Dampf aus dem Reaktor. tionsströmungen in der flüssigen Phase auf, welche die Vermischung im Reaktor, die Koaleszenzvorgänge und die Geschwindigkeit der aufsteigenden Blasen wesentlich beeinflussen. Die Zirkulationsströmungen werden für die Auslegung nicht berücksichtigt.

In den experimentellen Arbeiten werden die lokalen Gasgehalte, die Drücke und die Strömungsvorgänge auf tomographischem Wege detailliert vermessen. Ziel der theoretischen Arbeiten ist es, die thermodynamischen und fluiddynamischen Vorgänge während des Aufwallens auf numerischem Wege zu berechnen. Dazu sind die Gleichungen für die Zahl der Siedekeime, das Blasenwachstum und die Blasenbewegung zu berücksichtigen. Anhand der erhaltenen experimentellen Ergebnisse lassen sich die verschiedenen möglichen Gleichungen für die ablaufenden physikalischen Vorgänge bereits vor deren numerischer Lösung wesentlich vereinfachen und auf ihre Konsistenz überprüfen.