Entwicklung einer Sonde zur Messung örtlicher Geschwindigkeiten der Flüssigphase in Blasensäulen
✍ Scribed by Dipl.-Ing. Peter Krizan; Dr.-Ing. habil. Theo Pilhofer
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 1981
- Tongue
- German
- Weight
- 368 KB
- Volume
- 53
- Category
- Article
- ISSN
- 0009-286X
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✦ Synopsis
Flussigphasenelemente in Blasendulenreaktoren weisen stark unterschiedliche Verweilzeiten auf. Als Ursachen hierfur kommen sowohl stochastische Einfliisse wie molekulare und turbulente Diffusion als auch Unterschiede in den mittleren Fliissigphasengeschwindigkeiten in Frage. Aufgrund des Fehlens von Einbauten in Blasensiiulenreaktoren kann man davon ausgehen, daB sich deutliche Unterschiede der mittleren Geschwindigkeiten einstellen und somit von dieser Seite ein wesentlicher Beitrag zum Auftreten von Verweilzeitverteilungen zu erwarten ist. Zur quantitativen Beschreibung der Zusammenhiinge ist es notwendig, die mittleren Geschwindigkeiten als Funktion des Ortes zu bestimmen. Nachfolgend wird eine MeBsonde beschrieben, die es gestattet, solche Messungen der Geschwindigkeiten in der Fliissigphase von Blasensaulenreaktoren durchzufuhren. Zuvor wird auf die Moglichkeiten der Beriicksichtigung der MeBergebnisse bei der Verwendung des eindimensionalen Dispersionsmodells zur Beschreibung der ablaufenden Vorgange eingegangen. 1 Berucksichtigung von Unterschieden der mittleren Geschwindigkeit bei dem eindimensionalen Dispersionsmodell Das Dispersionsmodell bietet eine Moglichkeit, die Auswirkungen von Verweilzeitverteilungen auf die Vorgiinge in Blasensaulenreaktoren mathematisch N beschreiben. Man iiberlagert dabei den konvektiven Stoffstromen sog. Dispersionsstrome, die mit einem Ansatz analog zum Fickschen Gesetz beschrieben werden. Kennzeichnender Proportionalitatsfaktor ist darin der Dispersionskoeffzient Dax oder in dimensionsloser Form die Bodenstein-Zahl Bo. Die Anwendung bei Blasensaulenreaktoren erfolgt iiblicherweise in der eindimensionalen Version. Hierbei muB man eine iiber dem Querschnitt konstante mittlere Geschwindigkeit annehmen, der als Ursache fur das Auftreten von Verweilzeitverteilungen stochastische Schwankungen iiberlagert sind. Treten, wie im realen Fall, Geschwindigkeitsunterschiede, z. B. in Abhangigkeit vom Radius, auf, so miiBte man bei der mathematischen Beschreibung zum zweidimensionalen Dispersionsmodell greifen. Es ist jedoch auch weiterhin die Verwendung des eindimensionalen Modells moglich, indem man die Auswirkungen von Geschwindigkeitsunterschieden in die Dispersionskoeffizienten einbezieht. Die vielfach nachgewiesene Abhiingigkeit des Dispersionskoeffzienten vom Saulendurchmesser [l] ist deshalb eindeutig durch die Verwendung des eindimensionalen Dispersionsmodells bedingt und nicht durch physikalische Ursachen begrundet. Bei den folgenden Ausfuhrungen wird aus Griinden der Vereinfachung nur auf Einphasenstromungen in Rohren und Kanalen Bezug genommen. Die Ableitungen stiitzen sich auf die Arbeiten von Taylor [2] und Aris [3], s. auch Abb. 1. Bei der zweidimensionalen Betrachtungsweise kann man bei bekanntem Geschwindigkeitsprofl und bekanntem Diffusionskoeffizienten
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