Modellierung von zwei- und dreiphasigen Strömungen in Blasensäulenreaktoren

Die numerische Strömungssimulation wird in der Verfahrenstechnik bei der Auslegung von Reaktoren und bei der Prozessoptimierung eingesetzt. In dieser Arbeit wird die numerische Strömungssimulation auf Grundlage der kommerziellen Software CFX-5.6 und sinnvollen Modellerweiterungen zur Berechnung von zweiund dreiphasigen Strömungen in Blasensäulenreaktoren im technischen Maßstab verwendet. Das zu berechnende Strömungsgebiet ist eine zylindrische Blasensäule mit einem Durchmesser von 0.6 m und einer Höhe von 5.0 m. Das CFD-Modell ist in der Lage sowohl den homogenen als auch den heterogenen Strömungszustand zu beschreiben. Gasleerrohrgeschwindigkeiten von bis zu 0.08 m s-1 führen zu lokalen Gasgehalten von über 30%. Bei den dreiphasigen Strömungsberechnungen werden bis zu 10% integraler Feststoffgehalt untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit werden insbesondere die lokalen Gas- und Feststoffgehalte als relevante Einflussgrößen auf Turbulenz und Impulsaustausch berücksichtigt und bewertet. Darunter sind Schwarmeffekte, durch Blasen oder Partikel induzierte Turbulenz und die Abhängigkeit des direkten Impulsaustauschs zwischen Gasblasen und Feststoffpartikeln vom lokalen Gasgehalt zu verstehen. Zudem werden die Ergebnisse der Strömungssimulationen mit örtlich aufgelösten experimentellen Daten verglichen.