Forschungsbericht 2005



Sonderforschungsbereich 238

Prozeßnahe Meßtechnik und systemdynamische Modellbildung für mehrphasige Systeme

Sprecher
Prof. Dr.-Ing. Joachim Werther

(TUHH)
Mitglieder
Dipl.-Ing. A. Bredebusch (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Gerd Brunner (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Hans Burkhardt (Uni Freburg)
Dipl.-Ing. Stefan Buse (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Otto Geisler (TUHH)
Dipl.-Ing. Gunnar Hansen (TUHH)
Dipl.-Phys. Stefan Hauttmann (TUHH)
Dipl.-Ing. T. Knöbig (TUHH)
Dipl.-Phys. Fabian Kraus (TUHH)
Dipl.-Ing. Walter Kulcke (TUHH)
Dipl.-Ing. Ulrike Lackermeier (TUHH)
Dipl.-Ing F. Lennemann (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Jan Lunze (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Gerhard Matz (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Herbert Märkl (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Müller (TUHH)
Dipl.-Ing. Markus Pahl (TUHH)
Dipl.-Ing. Tim Pakendorf (TUHH)
Dipl.-Ing. T. Pietsch (TUHH)
Dipl.-Ing. Uta Riedel (TUHH)
Dipl.-Phys. Philipp Schlichthärle (TUHH)
Prof. Dr. Reinhard Ulrich (TUHH)
Prof. Dr.-Ing. Joachim Werther (TUHH)
Dipl.-Ing. Andreas Wolff (TUHH)
 
Laufzeit
Gründung 01.01.1986,
Auflösung 31.12.2000
 
Förderung
 
Beteiligte Fachrichtungen
  • Verfahrenstechnik
  • Energietechnik
  • Biotechnologie
  • Physik
  • Informatik
  • Elektrotechnik

Forschungsprogramm


Die im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 238 durchgeführten Arbeiten sind in die drei Projektbereiche

  • A: Sensoren und Meßprinzipien
  • C: Meßsysteme
  • B: Prozesse und Anwendungen.

gegliedert. Ausschlaggebend für die Wahl dieses Konzeptes war die Überzeugung, daß für die Erfassung der charakteristischen Größen von technischen Mehrphasenprozessen neuartige Meßprinzipien und Sensoren entwickelt werden müssen. Diese Sensoren sollen dann in Form vernetzter Meßsysteme neue Einsichten in den Ablauf derartiger Prozesse liefern und dadurch die Grundlage für die Auslegung und dynamische Simulation von Mehrphasenprozessen und die Entwicklung von Regelungskonzepten bilden.

Der Projektbereich A befaßt sich schwerpunktmäßig mit dem ersten Glied der Meßkette, dem Sensor. Neben der Optimierung des neuen Meßprinzips stehen hier vor allem Konstruktion und Anpassung des Signalgebers an die besonderen Bedingungen des Mehrphasenprozesses im Vordergrund.

Bei vielen Meßverfahren sind die interessierenden Prozeßkenngrößen nur indirekt über eine Aufbereitung der unmittelbaren Meßgrößen zu gewinnen, d.h. das Meßsystem besteht sowohl aus einer Realisierung bestimmter Meßprinzipien als auch einer komplexen Auswertung oder Interpretation der erhaltenen Meßgrößen.

Im Projektbereich C werden komplexe Meßsysteme behandelt, bei denen erst aus der Verknüpfung eines oder einer Vielzahl von Sensorsignalen mit einer entsprechenden Signalaufbereitung die prozeßrelevante Information gewonnen wird. Beispielhaft sei hier die rechnergestützte Bildauswertung genannt.

Im Projektbereich B werden systemtechnische Grundlagen von technisch bedeutsamen Mehrphasenprozessen erarbeitet. Ausgewählt wurden der Biogasreaktor und die Wirbelschicht als typische Gas/Feststoff/Flüssigkeit- bzw. Gas/Feststoff- Systeme. In den hier behandelten Projekten geht es vor allem um die Erarbeitung systemdynamischer Modelle, die letztlich als Grundlage für die Erarbeitung von Regelungskonzepten dienen sollen. Als prozeßtechnische Basis verfügt der Sonderforschungsbereich über einen Biogasturmreaktor und eine Feuerung mit zirkulierender Wirbelschicht im Technikumsmaßstab sowie einen Wirbelschichtreaktor für die Olefinsynthese auf der Basis von Methanol. Außerdem haben die Wissenschaftler des Sonderforschungsbereiches Zugang zu einem Industrie- Heizkraftwerk, in dem Messungen an einem Dampferzeuger mit zirkulierender Wirbelschicht-Feuerung durchgeführt werden.

Teilprojekte


Projektbereich A:
Sensoren und Meßprinzipien
A1 Prozeßmikroskopie bei erhöhten Temperaturen
A17 Mikrosysteme zur Gasanalyse in chemischen und biochemischen Reaktoren mit Plasmapolymer-Membranen-Arrays
A19 In-situ-Biomasseanalyse in biochemischen Reaktoren mit Hilfe der Impedanzspektroskopie
Projektbereich C:
Meßsysteme
C8 Einsatz der digitalen Bildauswertung zur Analyse lokaler Strukturen in zirkulierenden Wirbelschichten
C9 Massenspektrometrische On-line-Analyse gasförmiger und gelöster Stoffe in Bioreaktoren
C10 Untersuchung und Modellierung der Verzögerungscharakteristik einer Elektrofiltrations-Stabsonde zur on-line Probenahme
Projektbereich B:
Prozesse und Anwendungen
B9 Reaktionsverhalten eines Turmreaktors zur anaeroben Abwasserreinigung unter instationären Bedingungen
B16 Regelung von Biogasreaktoren auf der Grundlage einer modellgestützten Prozeßbeobachtung
B17 Robuste modellgestützte Regelung von Wirbelschichtverbrennungsanlagen
B18 Modellierung der Strömungsmechanik zirkulierender Wirbelschichten auf der Basis der Analyse lokaler Strömungsstrukturen
B19 Dreidimensionale Modellierung der Kohle und Klärschlammverbrennung in Feuerungen mit Zirkulierender Wirbelschicht
B20 Entwicklung eines Tropfkörperbioreaktors mit pneumatischer Flüssigkeitsumwälzung
B21 Feststoff- und Gasvermischung sowie Stoffumsatz chemischer Reaktionen in der Bodenzone der zirkulierenden Wirbelschicht
B22 Dynamische Modellierung eines Dampferzeugers mit Gasturbine, Verdichter und druckaufgeladener Wirbelschichtverbrennung