Analyse des grenzschichtnahen Stofftransports an frei aufsteigenden Gasblasen: Fid-Bau Portal

Analyse des grenzschichtnahen Stofftransports an frei aufsteigenden Gasblasen

Kück, U. D. / Schlüter, M. / Räbiger, N.

10.1002/cite.200900034.abs

In Gas‐/Flüssigkeits‐Kontaktapparaten hat die möglichst effektive Ausnutzung der Gasphase bei minimalen Energiekosten, optimalen Kontaktzeiten und hohen Stoffaustauschraten eine maßgebende Bedeutung. Dabei werden Nachlaufgebiete von dispergierten Gasblasen zunehmend auch als lokale Mischorgane verstanden, die einen wesentlichen Beitrag zur Meso‐ und Mikrovermischung in Mehrphasenströmungen leisten. Ein besseres Verständnis der Vorgänge im grenzschichtnahen Bereich eröffnet neue Perspektiven zur Prozessintensivierung und damit zur gezielten Reaktionsführung. Zur umfassenden Beschreibung des gekoppelten Impuls‐, Wärme‐ und Stoffaustausches in Mehrphasenströmungen sind jedoch Detailkenntnisse erforderlich, die bisher aufgrund der komplexen Zusammenhänge und messtechnischen Unzugänglichkeit nur in geringem Maße zur Verfügung stehen. Ergebnisse von Untersuchungen der sich grenzschichtnah ausbildenden Geschwindigkeits‐ und Konzentrationsfelder an frei aufsteigenden Gasblasen in wässriger Umgebung werden beschrieben. Hierbei werden die sich einstellenden Geschwindigkeits‐ und Konzentrationsfelder mittels Particle Image Velocimetry (PIV) und Laser Induzierter Fluoreszenz (LIF) vermessen, um lokale hydrodynamische Effekte sowie örtliche Konzentrationsgradienten entlang der Phasengrenzfläche aufzuklären. Hierdurch wird eine Massenstrombilanzierung und Berechnung lokaler, momentaner Stoffaustauschraten ermöglicht. Während im ersten Teil dieser Arbeit die Mess‐ und Auswertungsmethodik erläutert wird, erfolgt im zweiten Teil die Darstellung und Diskussion der Ergebnisse.