Experimentelle Untersuchung zum Einfluss der Grenzschichtdynamik in Blasenströmungen auf Stofftransport und chemische Reaktionen | Institut: | V-5 | | Projektleitung: | Michael Schlüter | | Stellvertretende Projektleitung: | Marko Hoffmann | | Mitarbeiter/innen: | Jens Timmermann
| | Laufzeit: | 01.06.2014 — 31.05.2017 | | Finanzierung: | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
| | Kooperationen: | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institut für Fluiddynamik / Abteilung Computational Fluid Dynamics, Bautzner Landstraße 400, 01328 Dresden
Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Heinrich-Buff-Ring 58, 35392 Gießen
Karlsruhe Institut für Technologie (KIT), Institut für Mikroverfahrenstechnik (IMVT), Arbeitsgruppe In-situ-Analysenmethoden (ISA), Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Ludwig-Maximilians-Universität München, Fakultät für Chemie und Pharmazie, Department Chemie, Butenandtstraße 5-13, 81377 München
Ludwig-Maximilians-Universität München, Fakultät für Chemie und Pharmazie, Department Chemie, Lehrstuhl für Bioanorganische Chemie und Koordinationschemie, Butenandtstraße 5-13, 81377 München
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik (ISUT), Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungstechnik (LSS), Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg
Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanik und Fluiddynamik, Lampadiusstraße 4, 09596 Freiberg
Technische Universität Berlin, Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Verfahrenstechnik, Straße des 17. Juni 135, 10623 Berlin
Technische Universität Darmstadt, Center of Smart Interfaces, Arbeitsgebiet Mathematische Modellierung und Analysis, Alarich-Weiss-Straße 10, 64287 Darmstadt
Technische Universität Dortmund, Fakultät für Mathematik, Lehrstuhl für Angewandte Mathematik und Numerik (LS3), Vogelpothsweg 87, 44227 Dortmund
Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Gottlieb Daimler Straße 44, 67663 Kaiserslautern
Universität Bremen, Institut für Umweltverfahrenstechnik, Leobener Str., 28359 Bremen
Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik, Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik, Werner-Heisenberg-Weg 39, 85577 Neubiberg
Universität Stuttgart, Institut für Chemische Verfahrenstechnik (ICVT), Böblinger Straße 78, 70199 Stuttgart
Universität Stuttgart, Institut für Parallele und Verteilte Systeme / Parallele Systeme, Universitätsstraße 38, 70569 Stuttgart
Universität Stuttgart, Institut für Technische Chemie, Pfaffenwaldring 55, 70569 Stuttgart
| | Verbundprojekte: | DFG Schwerpunktprogramm | | URL: | www.dfg-spp1740.de |
In der chemischen Verfahrenstechnik müssen häufig gasförmige Stoffe mit einer kontinuierlichen flüssigen Phase vermischt und zur Reaktion gebracht werden (z.B. Oxidationen und Hydrierungen), wobei in der Regel eine möglichst große Ausbeute und Selektivität angestrebt wird. Hierfür kommen vorzugsweise Blasenströmungen zur Anwendung in denen die Gasphase dispers in der Flüssigphase vorliegt. Die Zeitskalen der Vermischung werden hierbei durch die Transportwiderstände der Phasengrenzen und Grenzschichten sowie die Schwarmturbulenz bestimmt. Die Abstimmung dieser Transportprozesse mit den Zeitskalen der Reaktion zur Erzielung hoher Ausbeuten und Selektivitäten stellt in der chemischen Industrie ein erhebliches Optimierungspotenzial dar. Daher sollen in diesem Projekt grenzschichtnahe Transportprozesse mit überlagerter chemischer Reaktion an frei aufsteigenden Blasen experimentell bestimmt und modelliert werden. Hierbei wird der Einfluss praxisrelevanter Grenzflächendeformationen berücksichtigt, die durch die Formdynamik der Blasen (wobbeln), den Impulsaustausch mit der Flüssigphase (Schwarmturbulenz) sowie Blasenkollisionen (Bouncing) hervorgerufen werden. Als Messtechnik kommt die Time Resolved Scanning Laser Induced Fluorescence (TRS-LIF) in Kombination mit einem hochauflösenden PIV-System zur Anwendung. Durch die enge Zusammenarbeit innerhalb des Schwerpunktprogramms mit Chemikern, Mathematikern und Messtechnikern soll ein wesentlicher Beitrag zur Aufklärung der Wechselwirkung zwischen Grenzschichtdynamik, Stofftransport und chemischer Reaktion in Blasenströmungen geleistet werden. Publikationen- Rüttinger, Sophie.; Pesch, Simeon; Möller, Christian-Ole; Schlüter, Michael: Application of the endoscopic PIV measurement technique in bubbly flows - comparison with state-of-the-art PIV measurements, , S. 55-1 - 55-10. Deutsche Gesellschaft für Laser-Anemometrie GALA e.V., , 2015. Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik: 23. Fachtagung, 8. - 10. September 2015, Dresden.
- Rüttinger, Sophie; Hoffmann, Marko; Schlüter, Michael: Measurements of instantaneous flow structure – influence of vortical structures on mass transfer in vicinity of a fixed bubble, , S. 9-1 - 9-9. Deutsche Gesellschaft für Laser-Anemometrie GALA e.V., , 2016.
- Timmermann, Jens; Hoffmann, Marko; Schlüter, Michael: Influence of bubble bouncing on mass transfer and chemical reaction. Chemical Engineering & Technology, 39(10): S. 1955 - 1962, 2016. , DOI: 10.1002/ceat.201600299, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ceat.201600299/full
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