Verknüpfung von Populationsbilanzen und CFD bei der Extraktion

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Die Simulation von Gegenstromextraktionskolonnen basiert zurzeit auf der Basis des Dispersionsmodells, wo ein Parameter, der Dispersionskoeffizient, die gesamten Strömungsnichtidealitäten subsummiert. Mit der Tropfenpopulationsbilanzmodellierung (DPBM) wird Koaleszenz und Zerfall der Tropfen berücksichtigt, wodurch eine höhere Güte der Beschreibung erreicht wird. Die Strömung der kont. Phase wird dabei weiterhin mit dem Dispersionskonzept beschrieben und vereinfachend werden homogene Bedingungen in einem gerührten Extraktionskompartment vorausgesetzt. Im Gegensatz dazu kann zweiphasige Strömungssimulation mit kommerziellen Computational Fluid Dynamics (CFD) Programmen diese Vereinfachungen bei niedrigem Zweitphasenanteil umgehen. Für den technisch relevanten hohen Zweiphasenanteil soll dieses Problem durch Strömungssimulation mit der Finite Point Set Methode (FPM), einem Lagrange-Lagrange Code, gelöst werden. Die dabei simulierte Punktwolke des strömenden Mediums kann ideal mit der DPBM des Tropfenschwarms korreliert werden, wobei jede Tropfenklasse als Lagrange Punktwolke charakterisiert wird. Es sind dazu sowohl experimentelle als auch theoretische Arbeiten für die Verschränkung von CFD- und DPBM-Code geplant. Das Ziel ist eine geometrieunabhängige Simulation von Extraktionskolonnen, die z.Z. nicht gegeben ist und für die technische Maßstabsvergrößerung von großer wirtschaftlicher Bedeutung ist.