bestimmung auslegungsrelevanter hydrodynamischer kenngrößen einer rdc-extraktionskolonne mit cfd

Vergasungs- bzw. Verbrennungsreaktionen be- rücksichtigt. Als Ergebnis erhält man die zeitabhängigen Temperatur-, Konzentrations-, Druck- und Gasgeschwindigkeitsprofile so- wohl in der Brennstoffschüttung als auch in den einzelnen Brennstoffteilchen. P 5.07 Bestimmung auslegungsrelevanter hydrodynamischer Kenngröûen einer RDC-Extraktionskolonne mit CFD Dipl.-Ing. Dr. techn. T. Haderer 1) (E-Mail: [email protected]), O. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Dr. h. c. R. Marr 1) , Dipl.-Ing. Dr. sc. techn. S. Martens 2) , Dipl.-Ing. Dr. techn. M. Siebenhofer 3) 1) Technische Universität Graz, Institut für Thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, Inffeldgasse 25/C/II, A-8010 Graz, Austria; 2) Fluent Deutschland GmbH, Birkenweg 14a, D-64295 Darmstadt; 3) VTU Engineering GmbH, Am Parkring 18, A-8074 Grambach/Graz, Austria. DOI: 10.1002/cite.200590304 Für die Auslegung von Extraktoren stehen keine einfachen allgemeingültigen Methoden zur Verfügung. Die vorhandenen empirischen Scale up-Konzepte sind nicht immer ausrei- chend genau, weshalb für Anlagen mit konti- nuierlichem Phasenkontakt aufwändige Expe- rimente und groûe Erfahrung notwendig sind. Die numerische Strömungssimulation ist ein modernes Werkzeug, mit dem die Strö- mungszustände in einer Flüssig/Flüssig- Extraktionskolonne simuliert und Auslegungs- parameter bestimmt werden können. Um die Zuverlässigkeit eines kommerziellen CFD- Codes in der Flüssig/Flüssig-Extraktion über- prüfen und bewerten zu können, wurde das Strömungsprofil der kontinuierlichen Phase in einer RDC-Kolonne mit dem CFD-Code Fluent berechnet. Die Ergebnisse wurden mit experimentellen Daten verglichen. In einer ersten Phase wurden unterschied- liche in der Software implementierte Modelle untersucht und validiert. Anschlieûend wurde die VZV der kontinuierlichen Phase für unter- schiedliche Belastungsfälle simuliert und mit Korrelationen und Messergebnissen verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass neben der Auswahl der Rechenmodelle auch die Gröûe des numerischen betrachteten Berech- nungsgebietes wesentlichen Einfluss auf die Ergebnisse hat [1]. In der Folge wurde die Zweiphasenströ- mung in der RDC-Kolonne mit einem EULER- EULER-Ansatz simuliert. Um die Rechenin- tensität gering zu halten, wurde von einem monodispersen System ausgegangen und je- ner Tropfendurchmesser bestimmt, für den gleiche Hold up-Werte wie im Experiment berechnet wurden. Diese iterativ bestimmten Tropfendurchmesser wurden für unterschied- liche Lastfälle mit Korrelationen [2] verglichen. Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, dass die aus der Simulation berechneten mittleren Tropfendurchmesser nicht für die Beschrei- bung des Stofftransportes geeignet sind (s. Abb). [1] T. Haderer, Dissertation, TU Graz 2005. [2] R. Marr, Habilitationsschrift, TU Graz 1976. Abbildung. Dispersphasenanteil und überlagerte Geschwindigkeiten der dispersen Phase (links d Tr = 1 mm; rechts d Tr = 0,5 mm); Legende m/s. Computatonal Fluid Dynamics 1055 Chemie Ingenieur Technik 2005, 77, No. 8 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.de

Upload: t-haderer

Post on 11-Jun-2016

212 views

Category: