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Dr. André Bieberle
Experimental Thermal Fluid Dynamics
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Prof. Dr. Uwe Hampel
Head
u.hampel@hzdr.de
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Innovative Reaktoren

In Kooperation mit der TU Eindhoven wurden Zweiphasenströmungen in neuartigen Reaktoren mit rotierenden Einbauten (Feststoffschäume und Scheiben) für verschiedene Betriebszustände und Einbaulagen untersucht, Gas-Flüssig-Strömungsstrukturen visualisiert und entsprechende Strömungskarten abgeleitet. Zusätzlich wurden die volumetrischen Phasenanteile an verschiedenen Positionen der Reaktoraufbauten quantifiziert. Durch die hohen Zentrifugalkräfte erfolgt ein besonders intensiver Kontakt der flüssigen und gasförmigen Phase unter Ausbildung komplexer Phasenverteilungen, wodurch der Stofftransport und die Raum-Zeit-Ausbeute erheblich gesteigert werden können.



Festbettreaktoren werden vielfältig für heterogenkatalysierte Reaktionsprozesse eingesetzt. Entscheidend für eine hohe Katalysatorausnutzung ist eine homogene Phasenverteilung im Reaktorquerschnitt. Für die Untersuchung der Phasenverteilungen ist die Gamma-CT geeignet. In der Abbildung sind exemplarisch Ergebnisse einer Studie in einer Katalysatorschüttung gezeigt. Darüber hinaus wurde die Gamma-CT zur Bewertung von Prozessintensivierungskonzepten eingesetzt, wie beispielsweise beim periodischen Reaktorbetrieb sowie bei einem neuen Drehrohrreaktorkonzept.



Publikationen

  • A. Bieberle et al.
    Measurement of Liquid Distributions in Particle Packings Using Wire-Mesh Sensor versus Transmission Tomographic Imaging
    Industrial and Engineering Chemistry Research Vol. 49 (19), pp. 9445-9453, 2010. [doi:10.1021/ie100900g]
  • H.-U. Haerting et al.
    Hydrodynamics of co-current two-phase flow in an inclined rotating tubular fixed bed reactor – Wetting intermittency via periodic catalyst immersion
    Chemical Engineering Science 128, pp. 147-158, 2015. [doi: 10.1016/j.ces.2015.02.008]
  • M. A. Leon et al.
    Hydrodynamics and Gas-Liquid Mass Transfer in a Horizontal Rotating Foam Stirrer Reactor
    Chemical Engineering Journal 217/1, pp. 10-21, 2012. [doi:10.1016/j.cej.2012.11.104]
  • R. Tschentscher et al.
    Gas holdup of rotating foam reactors measured by γ-tomography - effect of solid foam pore size and liquid viscosity
    AIChE Journal 59(1), pp. 146-154, 2013. [doi:10.1002/aic.13787]
  • R. Tschentscher et al.
    Tomography measurements of gas-holdup in rotating foam reactors with Newtonian, non-Newtonian and foaming liquids
    Chemical Engineering Science, 66 (14), pp. 3317-3327, 2011. [doi:10.1016/j.ces.2011.01.051]
  • F. Vischer et al.
    Water and n-heptane volume fractions in a rotor-stator spinning disc reactor
    Industrial & Engineering Chemistry Research 51, pp. 16670-16676, 2012. [doi: 10.1021/ie301439s]

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