Influence of interfacial convections on mass transfer in swarms of droplets

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Technische Apparate, in denen Extraktionen ablaufen, müssen für jeden einzelnen Anwendungsfall neu ausgewählt und dimensioniert werden. Um geeignete Modellvorstellungen und Rechenvorschriften dafür entwickeln zu können, ist die genaue Kenntnis der Gesetzmäßigkeiten der ablaufenden Vorgänge erforderlich. Der maßgebliche Vorgang in Extraktionskolonnen ist der Stoffübergang zwischen der kontinuierlichen und der dispersen Phase, die in Form eines Tropfenschwarms vorliegt. Aufgrund der aus dem Stoffübergang resultierenden Konzentrationsdifferenzen werden in der Phasengrenze Grenzflächenkonvektionen (Marangonikonvektionen) ausgelöst, die einen signifikanten Einfluß auf den Stoffübergang besitzen. Die meisten theoretischen und experimentellen Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Marangonikonvektionen wurden an ruhenden, ebenen Phasengrenzen oder an Einzeltropfen durchgeführt. Detaillierte Untersuchungen an Tropfenschwärmen und der damit verbundenen Wechselwirkungen fehlen, da diese nicht räumlich fixert werden konnten und somit eine Messung der Konzentrations- und Strömungsprofile während des Stoffübergangs nicht möglich war. Ziel der Forschungsarbeiten ist die Ermittlung der Gesetzmäßigkeiten des Stoffübergangs an Tropfenschwärme unter dem Einfluß von Marangonikonvektionen. Bei den experimentellen Arbeiten werden an einem räumlich fixierten Tropfenschwarm die lokalen Geschwindigkeiten der kontinuierlichen Phase und die Konzentrationsprofile im Bereich der Phasengrenzen mittels laseroptischer Meßmethoden bestimmt. Aus den zeitlichen Schwankungen der lokalen Geschwindigkeiten und Konzentrationen können die Intensität der Marangonikonvektionen und ihre Auswirkungen auf den Stoffübergang quantifiziert werden.