Aufklärung der Induktionsphase beim Kristallisationsfouling

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Stephan Scholl
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 26089429

Bei der Wärmeübertragung mit salzhaltigen Flüssigkeiten kann es zu kristallinen Ablagerungen auf den wärmeübertragenden Flächen kommen, dem sog. Kristallisationsfouling. Dabei treten oft zwei Phasen auf: In der anfänglichen Induktionsphase ist kein merklicher Einfluss des auf der Oberfläche ablagernden Kristallisats auf den Wärmedurchgang erkennbar. Nach Einsetzen der Kristallwachstumsphase steigt der Foulingwiderstand stark an, um - je nach Stoffsystem bzw. Betriebsbedingungen - kontinuierlich zuzunehmen oder einen Plateauwert einzunehmen. Bisherige Forschungsarbeiten befassten sich im wesentlichen mit dieser Kristallwachstumsphase, Untersuchungen zur Induktionsphase fehlen weitgehend. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die in der Induktionsphase ablaufenden Mechanismen und Vorgänge experimentell und theoretisch untersucht werden.Hierfür werden Foulingexperimente mit den Salzen Calciumcarbonat und Calciumsulfat durchgeführt. Die Anlagerung der Kristalle während der Induktionsphase wird mittels Rasterkraftmikroskopie - erstmals in einem durchströmten System - untersucht. Zetapotenzialmessungen sollen Aufschluss über den Einfluss elektrostatischer Wechselwirkungen auf den Ablagerungsvorgang geben. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse und theoretischer Überlegungen wird ein Modell zur Beschreibung des Foulingvorgangs während der Induktionsphase beim Kristallisationsfouling entwickelt. Dieses soll die - zumindest qualitative - Vorhersage des Foulingfortschritts während der Induktionsphase unter dem Einfluss stofflicher, oberflächenspezifischer sowie betrieblicher Parameter erlauben.

• DFG Programme: Research Grants