Tomographische Messung und Berechnung der Dreiphasenströmung in Blasensäulen

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Blasensäulen, in denen neben der zweiphasigen Gas-Flüssigkeitsströmung Feststoffpartikeln suspendiert sind, werden in technischen Verfahren und in der Biotechnik angewendet. Der erzielbare Stoffumsatz hängt u.a. von der für den Stoffaustausch zur Verfügung stehenden Phasengrenzfläche und der lokalen Phasenverteilung im Dreiphasensystem ab. Im experimentellen Teil der Forschungsarbeiten werden mit Hilfe der Dual-Energie-Tomographie die Konzentrationsfelder des Feststoffes und die lokalen Phasenanteile von Gas und Flüssigkeit mit einer Ortsauflösung von 1 mm und einer Zeitauflösung von einer Minute gemessen. Mit Hilfe der experimentellen Ergebnisse führen die theoretischen Arbeiten zur Modellbildung und ergeben Berechnungsgleichungen für die Geschwindigkeitsfelder aller Phasen unter Berücksichtigung des Zerfalls und der Koaleszenz von Blasen im dreiphasigen System. Die Impulsbilanzgleichungen werden unter Anwendung eines Euler-Euler-Verfahrens gelöst. Als Ergebnis werden die lokalen Phasenanteile und die Geschwindigkeitsfelder aller drei Phasen erhalten.