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Impedanzsonden zur Überwachung von Strömungsvorgängen in einem Loop-Reaktor
Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Marco Da Silva
Mitbetreuung: Univ.-Prof. Dr.-Ing.habil Mark Hlawitschka
Zur Überwachung von Strömungsvorgängen in einem Loop-Reaktor sind Impedanzsonden konzipiert, integriert und erprobt worden. Ein Loop-Reaktor stellt eine spezielle Form eines chemischen Reaktors dar, bei dem über eine Strahldüse eine interne Schlaufenströmung erzeugt wird, um eine bessere Durchmischung zu erzielen. Dieser findet in einer Vielzahl industrieller Anwendungen wie der chemischen Produktion, der Umwelttechnik und der Biotechnologie Anwendung.
Abb. 1: Loop-Reaktor mit den Leitfähigkeits-Kreisringsonden zur Gasgehaltsbestimmung.
Zum besseren Verständnis und zur Optimierung von Prozessen in einem Loop-Reaktor mit einer Gas-Flüssigkeitsströmung werden zwei Arten von Impedanzsonden, spezielle Leitfähigkeitsmesssonden, entwickelt und vorgestellt. Bei der ersten Art handelt es sich um Leitfähigkeits-Kreisringsonden, die zur Detektion der lokalen Gasgehalte in Riser und Downcomer eingesetzt werden. Die zweite Art sind Leitfähigkeits-Nadelsonden, die zur Untersuchung der Schlaufenströmung mittels einer Tracermessung dienen.
Abb. 2: Messbereiche für die Gasgehaltsbestimmung (blau und gelb). Schematische Darstellung der internen Zirkulationsströmung, symbolisiert durch Pfeile.
Die Messergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Sonden in der Lage sind, die lokalen Gasgehalte sowie die Fließzeiten und -geschwindigkeiten der Schlaufenströmung bei unterschiedlichen Leerrohrgeschwindigkeiten des Gases zu bestimmen. Damit bietet die Arbeit wertvolle Einblicke in die Strömungsvorgänge in einem Loop-Reaktor. Auf diese Weise wurden zwei neuartige Werkzeuge zur Verfügung gestellt, mit denen Phänomene in chemischen Reaktoren auf der Grundlage von Impedanzmessungen untersucht werden können.
Schlagwörter: Gasgehalt, Impedanzsonden, Loop-Reaktor, Tracermessung
19. Juni 2024
