Stereoskopische Untersuchungen von Flüssigkeitsfilmströmungen auf Platten mit Oberflächenstrukturierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jens-Uwe Repke
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215245028

In diesem Fortsetzungsantrag soll der Einfluss von Mikro- und Makrostrukturen auf die Fluiddynamik in Flüssigkeitsfilmströmungen untersucht werden. Derartige Flüssigkeitsfilmströmungen finden in verschiedenen verfahrenstechnischen Apparaten ein breites Anwendungsspektrum, wie z.B. in Rektifikationskolonnen, in denen ein flüssiger Film auf mikro- und makrostrukturierten Packungselementen herab fließt mit einer Gasphase im Gegenstrom.Im Vergleich zum glatten Film kommt es zu einer Stofftransporterhöhung beim Auftreten einer welligen Phasengrenze. Werden Mikrostrukturen auf der festen Oberfläche eingesetzt, kann eine weitere Stofftransportintensivierung erreicht werden, da es im wandnahen Substratfilm zur Induzierung von Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Hauptströmungsrichtung kommt, die eine Vermischung der Filmschichten begünstigen. Diese Wechselwirkungen treten in industriell verwendeten strukturierten Packungen bei der Überströmung der Makrostrukturen in unterschiedlichen lokalen Neigungswinkeln der Packung auf und resultieren in einer komplexen Fluiddynamik, die maßgeblich für den Erfolg der trennwirksamen Einbauten einer Kolonne sind.Dieser Zusammenhang soll im Rahmen dieses Folgeantrages im Detail systematisch untersucht werden. Dazu sollen mit Hilfe des im ersten Förderungszeitraumes entwickelten Messprinzips detaillierte experimentelle Untersuchungen durchgeführt werden. In einem ersten Schritt soll dabei der offene Packungskanal mit glatten Makrostrukturen fluiddynamisch charakterisiert und in einem weiteren Schritt der Einfluss von Mikrostrukturen auf den Makrostrukturen näher untersucht werden. In weiteren Arbeitspaketen sollen diese Untersuchungen auch für den geschlossenen Packungskanal durchgeführt werden, mit dem Ziel grundlegende Aussagen über die fluiddynamischen Einflüsse von Mikro- und Makrostrukturen auf die Flüssigkeitsfilmströmung treffen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen