Fluiddynamik und Transportprozesse in Blasensäulen

Blasensäulen zählen zu den am häufigsten verwendeten Apparaten im Bereich der chemischen, petrochemischen und pharmazeutischen Industrie. Aufgrund des großen ökologischen Fußabdrucks vieler darin ablaufender Prozesse tragen Beiträge zur Reaktor- und Verfahrensoptimierung zu erheblichen Einsparungen beim Energieeinsatz, bei der Emission von Treibhausgasen und beim Einsatz von Katalysatormaterial bei.

Das Verständnis und die Optimierung der komplexen Mehrphasenströmung in Blasensäulen erfordern detaillierte Analysen zu Fluiddynamik und Stofftransport. In Blasensäulen bilden sich Blasenschwärme mit komplexen Interaktionen, charakteristischen Anordnungen und kohärenten Strukturen aus. Die instantanen Strömungsmuster bestehen aus großen Zirkulationszellen und kleinen Wirbeln unterschiedlicher Energiespektren.

Trotz der vergleichsweise einfachen Konstruktion von Blasensäulen, ist das Verständnis über die Ausbildung von Strömungsmustern und charakteristischem Blasenschwarmverhalten nach wie vor unzureichend erforscht, um bereits vorab Betriebs- und Reaktorparameter und zu erzielende Reaktorleistung zu verknüpfen. Darüber hinaus stellt die experimentelle Charakterisierung der Strömungsmuster, der Blasenschwarmdynamik und der Interaktionen innerhalb des Verbunds, z.B. Blasenkoaleszenz und -zerfall, nach wie vor eine große Herausforderung dar und erfordert neue Ansätze und fortgeschrittene Messtechniken. Das gilt erst recht für Blasensäulen mit Einbauten (Wärmeübertrager), katalysatorpartikel-beladenen Flüssigkeiten (Suspensionsblasensäulen) und reaktive Systeme.

Die gegenwärtigen Forschungsarbeiten beinhalten Aktivitäten in den Bereichen:

Grundlegende fluiddynamische Untersuchungen

Reactive two-phase flows

Bubble columns with internals

Slurry bubble columns


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Dr. Markus Schubert
Experimental Thermal Fluid Dynamics
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