Hydrodynamische Dispersion in nicht-zylindrischen Festbetten

• Applicant: Professor Dr. Ulrich Tallarek
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2008 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 70612293

In diesem Projektantrag wird der Einfluss der durch die Kanalquerschnittsgeometrie eingebrachten Ecken auf die Packungsstruktur und daraus resultierende Hydrodynamik in nichtzylindrischen partikulären Festbetten untersucht. Ausgehend vom klassischen Zylinderformat werden Kanalquerschnittsgeometrien mit systematisch erniedrigter Symmetrie (Kreis-Halbkreis-Gaußform und Quadrat-Rechteck-Trapez) betrachtet und die darin computergenerierten Festbetten im Hinblick auf laterale Porositätsverteilung, lokales und makroskopisches Flussprofil, sowie axiale und transversale (transiente und asymptotische) hydrodynamische Dispersion quantifiziert. Die dreidimensionale Hydrodynamik wird durch den Einsatz von leistungsfähigen numerischen Simulationswerkzeugen ausführlich als Funktion der Fließgeschwindigkeit (Péclet-Zahl) und Packungsdichte (Porosität) für die variierten Kanalgeometrien analysiert und hinsichtlich effektiver Transportgrößen (axiale und transversale Dispersionskoeffizienten) dem klassischen Zylinderformat gegenübergestellt. Die Rekonstruktion realer nicht-zylindrischer Festbetten für die Mikrochip-Flüssigchromatographie (in der nicht-zylindrische Kanalgeometrien vorherrschen), sowie der direkte Vergleich von diesbezüglich simulierten mit experimentellen Dispersionsdaten verleihen der Arbeit abschließend inhaltliche und methodische Nachhaltigkeit.

• DFG Programme: Research Grants