Gittersensorbasierte Visualisierung von Verweilzeit- und Geschwindigkeitsverteilungen auf einem Siebboden

In vielen Trennkolonnen werden Siebböden eingesetzt, bei der der Stoffaustausch zwischen Dampf- und Flüssigphase in der Sprudelschicht erfolgt. Eine ungleich-mäßige Überströmung des Bodens, z. B. aufgrund von Wölbungen oder Neigungen des Bodens sowie durch ungleichmäßige Überströmung der Wehre, kann dabei die Trennwirkung deutlich verschlechtern. Nach Bell und Solari [AIChE J., 20, 4, 688-695, 1974] kann anstatt aufwendiger Stoffanalysen anhand des Strömungsfelds der Flüssigphase auf die Trennleistung geschlossen werden.
In diesem Beitrag wird eine neue Messmethode zur Ermittlung dieses Strömungsfeldes vorgestellt. Diese basiert auf der hochaufgelösten Analyse der Wehr-zu-Wehr-Überströmung des Bodens mit einem Flüssigkeitstracer anhand eines Leitfähigkeitsgittersensors.
Aus den Tracer-Versuchen lassen sich charakteristische Strömungsparameter, wie die lokale Flüssigkeitsverweilzeit und die Wehr-zu-Wehr-Strömungsgeschwindigkeit extrahieren.
Im Rahmen der Studie wurden unterschiedliche hydraulische Belastungen und Wehranordnungen untersucht und die Überströmung visualisiert und charakterisiert.