Computertomographieanlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Computertomographie wird für die Untersuchung der Fluiddynamik in Packungskolonnen eingesetzt. Hierfür werden an mehreren Höhenpositionen entlang der Packung Querschnittsbilder aufgenommen und aus diesen lokale und globale Werte für den Hold-up, die Flüssigkeitsfilmdicke und die Stoffaustauschfläche bestimmt. Zudem werden Erkenntnisse über die Strömungsmorphologie von Flüssigkeiten auf Packungen gewonnen. Die Ergebnisse zeigen, dass in der Literatur verfügbare Modelle und Korrelationen von stark vereinfachten Annahmen ausgehen. So konnte mit dem angeschafften Computertomographen gezeigt werden, dass die Oberflächen von Packungen nicht vollständig benetzt sind und sich keine einheitliche Flüssigkeitsfilmdicke ausbildet. Aus den gewonnen Erkenntnissen sollen neue Modelle entwickelt werden, mit denen die Fluiddynamik in (Packungs)Kolonnen beschrieben werden kann. Ein weiterer Einsatzbereich des Geräts ist die Bestimmung des Stoffübergangs von einer Gasphase in den (viskosen) Flüssigkeitsfilm auf einer Packung. Durch die Änderung der Grauwerte im Flüssigkeitsfilm durch das Lösen von Gas, soll ein Konzentrationsprofil dargestellt werden. Durch Screening Versuche möglicher Stoffpaare, wurde ein geeignetes System gefunden, das im verwendeten Computertomographen dargestellt werden kann und sich für die Stoffübergangsmessungen eignet. In einer Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie wurden Schwämme als alternative Kolonneneinbauten untersucht. Dabei sind verschiedene Betriebsparameter angefahren worden und der Hold-up sowie die Stoffaustauschfläche aus den Computertomographiemessungen bestimmt worden. Für die Aaolto University in Finnland werden Fällungsversuche zur Darstellung von Asphaltenen durchgeführt. Da optische Messmethoden keine befriedigenden Ergebnisse liefern, soll mit Hilfe der Computertomographie der Start der Asphaltenfällung bestimmt werden. Weiterhin wurde bei einer Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg der Computertomograph zu Aufklärung der Biomassestruktur eines Biomassefestbetts nach der Heißwasserhydrolyse von Weizenstroh verwendet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Hydrothermal flow-through treatment of wheat-straw: detailed characterization of fixed-bed properties and axial dispersion. CEJ Chemical Engineering Journal, Volume 281, 1 December 2015, Pages 696-703
W. Reynolds, H. Singer, S. Schug, I. Smirnova
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In-situ-Stoffübergangsmessungen mit Computertomographie Auswahl des Testsystems. CIT Chemie Ingenieur Technik, 87, 5, 656-659. 2015
S. Schug, W. Arlt
