Charakterisierung der Siebboden-Fluiddynamik mittels Gittersensor

Kolonnen mit Siebböden als trennwirksame Einbauten werden vielfältig zur intensiven Phasenkontaktierung und Stofftrennung eingesetzt. Eine verlässliche Beschreibung der Fluiddynamik auf Kolonnenböden ist die Grundlage für eine effiziente Gestaltung der Trennprozesse, erfolgt jedoch gegenwärtig hauptsächlich erfahrungsbasiert. Voraussetzung zur modellunterstützten Auslegung von Siebböden, vor allem im Hinblick auf die Optimierung von Strömungsmustern, sind Bodenprüfstände mit hochauflösender Spezialmesstechnik. Zur Charakterisierung der Strömungsverhältnisse (z. B. Totzonen, Wirbeln, Kurzschluss- und Rückströmungen) und zur Extraktion fluiddynamischer Kenngrößen (z. B. Verweilzeit) in einem 800 mm Kolonnenprüfstand mit Siebböden (4 % Öffnungsverhältnis, 5 mm Lochdurchmesser) wurde u. a. ein leitfähigkeitsbasierter Gittersensor implementiert. Der Gittersensor besteht aus zwei um 90° versetzt angeordneten Drahtebenen aus 64×51 Drähten mit einem Ebenenabstand von 10 mm. In den Kreuzungspunkten wird in Abhängigkeit der lokalen Leifähigkeit ein Strom mit hoher Abtastfrequenz gemessen, der Aussagen über die transienten Strömungszustände (z. B. Tracermenge, Gas-/Flüssigkeitsanteil) erlaubt. Im Beitrag werden Tracerstudien zur Bestimmung der Flüssigphasenverweilzeit und der Strömungsmuster in Abhängigkeit der hydraulischen Belastungen und der Wehrhöhen vorgestellt.