Optimierung von Rührwerksystemen und dem Mischverhalten in Biogasanlagen mittels numerischer Strömungs-Simulation (AD-CFD)

Description: Ziel dieses Projektes ist es das Mischverhalten sowie die Performance von Rührsystemen in Biogasanlagen zu erfassen, und mittels CFD-Simulation mathematisch darzustellen. Die rheologische Beschreibung der Fermenterinhalte (Gärgut) wird basierend auf bestehenden Daten verfeinert und präzisiert. In Abhängigkeit von Korngrößenverteilungen (Halmlängen etc.) sowie eingesetzten Substraten wird die Viskosität sowie das rheologische Verhalten experimentell erfasst. Durch die Datenaufnahme bei bestehenden Biogasanlagen (Reaktor- und Rührwerksgeometrien) kann das aktuelle Mischverhalten dargestellt werden. Dadurch können Hinweise auf die Optimierung der in diesem Projekt beteiligten Biogasanlagen hinsichtlich Mischgüte und Energieeinsatz abgeleitet werden. Die CFD-Modelle werden durch ein Validierungsverfahren überprüft. Durch punktuelle Zugabe von Bacillus globigii werden Rührkessel-Response-Kurven aufgenommen. Das Grundmodell der CFD-Simulation wird dann soweit modifiziert damit Aussagen über folgende Fragestellungen getroffen werden können: - Optimierung Mischverhalten bei bestehenden Anlagen, Optimierung Rührwerkgeometrie im Fermenter, Minimierung Energieeinsatz bei bestehenden Rührsystemen, Optimales Rührsystem bei landw. Biogasanlagen. Endprodukte: - Leitfaden zum optimalen Misch-Algorithmus, - Hinweise auf Totzonen Minimierter Energieeinsatz bei optimaler Erreichung des Mischzieles, - Beste Anordnung von Rührwerk-Systemen im Fermenter.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Substrat ? Bacillus ? Biogasanlage ? Gärung ? Anlagenoptimierung ? Bioreaktor ? Fermentation ? Landwirtschaftlicher Abfall ? Leitfaden ? Partikelgrößenverteilung ? Verfahrensoptimierung ? Bakterien ? Energieeinsparung ? Energieverbrauch ? Korngröße ? Simulationsmodell ? Stoffgemisch ? Strömungsmechanik ? Verfahrenstechnik ? Viskosität ? Modellierung ? Biogaserzeugung ? Gärrest ? Richtlinie ? Anlagenbetrieb ? Anlagenbemessung ? Bacillus globigii ? Energieeffiziente Anlage ? Optimieren der Fahrweise ? Rheologie ? Rührwerk ? Validierung ?

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH & Co. (Mitwirkung)
• AAT Abwasser- und Abfalltechnik GmbH & Co. (Finanzielle Förderung)
• Rohkraft - Ing. Karl Pfiel GmbH (Mitwirkung)
• Rohkraft - Ing. Karl Pfiel GmbH (Finanzielle Förderung)
• Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Brennstofftechnik und Umwelttechnik (Mitwirkung)
• Thoeni Industriebetriebe GmbH (Mitwirkung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität für Bodenkultur Wien, Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln, Institut für Umweltbiotechnologie (Projektverantwortung)
• Öko Energie Strem reg. GmbH (Mitwirkung)
• Öko Energie Strem reg. GmbH (Finanzielle Förderung)

Time ranges: 2008-05-01 - 2010-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Optimization of the agitation systems and the mix-behaviour in biogas plants through Computational Fluid Dynamics simulation
  Description: The purpose of this project is the investigation of the mix-behaviour and performance of the agitation systems in biogas plants and to present them through Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation. This EDP-tool can model and predict the actual fluid dynamics in a closed system. Thus it may help to plan optimal reactor geometries, position and combination of agitation systems as well as to minimize the energy requirements. Data from at least two biogas plants with different agitation systems will be collected. The rheologic behaviour of the reactor content will be experimentally studied and described taking in account the different substrates fed to the plant and the resulting particle-size and fiber-length distributions as well as the viscosity. These experimental procedures will also be improved and detailed on the basis of previous experience. The CFD-models will be tested through Bacillus globigii addition and interpretation of the resulting distribution curves. Modification of these basic models will be performed until predictions for the following problems may be stated: Optimization of the mixing-dynamics in existing plants. Optimal reactor geometries. Minimization of the energetic requirements of the agitation systems. Optimal agitation set-up for an agricultural biogas plant. Final products: Guidelines for the optimal mix. Detection of dead volumes. Minimum energy consumption through optimal mixing. Most advantageous collocation inside the reactor. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1018133

Status

Aktiv

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