Blasenspektrum, Blasenbewegung und Fluiddynamik der kontinuierlichen Phase in begasten Rührbehältern

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Der vorliegende Bericht faßt die bisher im Rahmen des Projektes MA 501/35 durchgeführten experimentellen Untersuchungen zur Fluiddynamik beider Phasen in begasten Rührkesseln zusammen. Die dabei gewonnenen Ergebnisse sind die Grundlage für eine verbesserte Modellbildung, die bis zum Ende des jetzt beantragten Zeitraumes abgeschlossen sein wird, und können zur Validierung zukünftiger numerischer Simulationen dienen. Mit Hilfe der zweiachsigen Impulsholographie, die am Lehrstuhl A für Thermodynamik entwickelt und im Laufe der bisherigen Arbeiten im Projekt auf das Meßproblem angepaßt wurde, wird das Größenspektrum der dispergierten Blasen, deren räumliche Verteilung und das Geschwindigkeitsfeld in einem begasten Rührkessel vermessen. Mittels LDA-Messungen wird das Strömungsfeld der flüssigen Phase untersucht. Aus den Messungen sollen dann Rückschlüsse auf die durch den Rührvorgang induzierte Turbulenz gewonnen werden. Durch Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen wird das Strömungsfeld sowie die Blasenzerteilung und -verformung insbesondere im Rührernahbereich analysiert. Als Rührelemente kommen ein 6-Blatt Scheibenrührer und zwei 6-Blatt Schrägblattrührer zum Einsatz. Aufbauend auf den mit großer Genauigkeit auswertbaren optischen Informationen sollen bis zum Abschluß der laufenden Projektphase Modellbetrachtungen durchgeführt und mathematische Ansätze zur rechnerischen Beschreibung der Blasengrößenverteilung, der spezifischen Phasengrenzfläche und des Holdup erarbeitet werden, um daraus in Zukunft den Stoffübergang berechenbar zu machen. In der nächsten nun beantragten Projektphase soll das Potential der Holographie weiter zur Erzeugung einer breiten Datenbasis für den Test von theoretischen Modellen genutzt werden. In diesem Zusammenhang wird erstmals auch der Bereich hoher Gasgehalte (größer als 10 %) berücksichtigt, der bisher noch nicht untersucht werden konnte, aber in der Technik eine wichtige Rolle spielt. Weiterhin soll durch die Verwendung von modellbasierten Ansätzen der Bildauswertung mit wenigen freien Parametern die Einsatzgrenze so weit nach oben verschoben werden kann, d.h. auch die Hologramme für Fälle mit hohen Gasgehalten ausgewertet werden können. Im Vergleich mit dem bisherigen Verfahren wird dies die Entwicklung völlig neuer Auswertestrategien erfordern.