Experimentelle und theoretische Analyse mehrphasiger Filmströmungen in Packungskolonnen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Günter Wozny
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 22197930

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des gesamten Projektes war die detaillierte, experimentelle und theoretische Analyse heterogener Filmströmungen, wie sie zum Beispiel bei der Dreiphasenrektifikation in Packungskolonnen auftreten. Das Strömungsverhalten der beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten ist sehr komplex und bisher aufgrund des unzureichenden Verständnisses nicht vorherzusagen. Die beiden flüssigen Phasen durchdringen oder überlagern sich gegenseitig, so dass es zu einer Abbremsung bzw. Beschleunigung an der Phasengrenzfläche kommt. Die damit verbundene Änderung des Verweilzeitspektrums sowie die Änderung der Stoffübergangsflächen haben einen großen Einfluss auf die Trennleistung des Gesamtprozesses. Für die Auslegung und Optimierung derartiger Prozesse existiert bisher keine gesicherte Datenbasis und somit liegt keine abgesicherte Methodik vor. Daher sind die Kenntnisse der Strömungsgeschwindigkeiten an der flüssig-flüssig Phasengrenzfläche sowie der Einzeleinfluss der Strömungsstrukturen auf den Stoffübergang von essentieller Bedeutung für ein tiefergehendes Verständnis dieser mehrphasigen Strömungen. Für eine detaillierte und genaue Analyse ist eine der Grundanforderungen an die Messtechnik, dass die Experimente unter möglichst prozessnahen Bedingungen erfolgen müssen, um so die Strömung auf industriell verwendeten Packungsmaterialien und unter Gasgegenstrom zu analysieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Portraying the Countercurrent Flow on Packings by Three-Dimensional Computational Fluid Dynamics Simulations, Chem. Eng. Technol., 31 No. 10 (2008), 1445
  Xu, Y., Paschke, S., Repke, J.-U., Yuan, J., Wozny, G.
  
• Untersuchungen von Filmströmungen mittels eines neuartigen Micro Particle Image Velocimetry Messverfahrens, Chem. Ing. Tech., 80 No. 10 (2008), 1477
  Paschke, S., Repke, J.-U., Wozny, G.
  
• Validation of a new µPIV method for falling liquid films, 12th Workshop On Transport Phenomena In Two- Phase Flow, Bulgarien, 13-18 September 2008
  Kohrt, M., Paschke, S., Repke, J.-U., Wozny, G.
  
• A new approach for measuring the local 3D velocity field of thin film flows with a common µPIV application, 8th World Congress of Chemical Engineering (WCCE8), Canada, Montreal, 23-27 August 2009
  Paschke, S., Repke, J.-U., Wozny, G.
  
• Analyse heterogener Filmströmungen in Fallfilmabsorbern, Chem. Ing. Tech., 81 No. 8 (2009), 1054
  Paschke, S., Thiele, R., Repke, J.-U.
  
• Analyse heterogener Filmströmungen in Fallfilmabsorbern, ProcessNet-Jahrestagung, Germany, Mannheim, 8-10 September 2009
  Paschke, S., Thiele, R., Repke, J.-U.
  
• Computational Approach to Characterize the Mass Transfer between the counter-current Gas-Liquid Flow, Chem. Eng. Technol., 32 No. 8 (2009), 1227
  Xu, Y., Paschke, S., Repke, J.-U., Yuan, J., Wozny, G.
  
• Drag force modelling in CFD simulation to gain insight of packed columns, 9th International Conference on Chemical & Process Engineering (Icheap9), Italy, Rome, 10-13 May 2009
  Subramanian, K., Paschke, S., Repke, J.-U., Wozny, G.
  
• Drag force modelling in CFD simulation to gain insight of packed columns, AIDIC Conference Series, Vol. 9 (2009), 299
  Subramanian, K., Paschke, S., Repke, J.-U., Wozny, G.
  
• Effect of a countercurrent gas flow on liquid films, 5th International Berlin Workshop on Transport Phenomena with Moving Boundaries, Germany, Berlin, 8-9 October 2009
  Paschke, S., Repke, J.-U., Wozny, G.
  
• Mass Transfer in Three Phase Absorption on a Plate, 8th World Congress of Chemical Engineering (WCCE8), Canada, Montreal, 23-27 August 2009
  Paschke, S., Thiele, R., Repke, J.-U.
  
• Untersuchung des Stoffübergangverhaltens dreiphasig betriebener Fallfilmabsorber, Chem. Ing. Tech., 81 No. 3 (2009), 297
  Paschke, S., Thiele, R., Repke, J.-U.
  
• Statische und dynmische Kontaktwinkelanalyse von Glycerin-Wasser-Tropfen an glatten und strukturierten Oberflächen (Interner Bericht 2010)
  Bude Daniel