Das Projekt "Verknüpfung von CFD und Tropfenpopulationsbilanzen (TPBM) in der Extraktion" wird/wurde ausgeführt durch: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik.Der erste Teil des Forschungsvorhabens (Start April 2006) wurde erfolgreich abgeschlossen. Im folgenden werden die Erfolge des ersten Projektabschnitts und die Ziele und Ergebnisse des zweiten Projektabschnitts zusammengefasst. 1. Abschnitt: Zu Beginn des Projekts waren CFD-Simulationen von zweiphasigen flüssig-flüssig betriebenen Extraktionskolonnen in der Literatur quasi nicht vorhanden. Im ersten Teil wurden daher zunächst zweiphasige CFD.Simulationen mit konstanten Tropfendurchmessern ohne Berücksichtigung von Populationsbilanzen erfolgreich durchgeführt. In beiden CFD Tools konnten die ein- und zweiphasigen Strömungsbedingungen in einem Rotating Disc Contactor vorhergesagt werden (1,2). Ein- und zweiphasige Particle Image Velocimetry Messungen ermöglichten einen Vergleich und eine Validierung der Simulationen. Im nächsten Schritt wurden Methoden zur Lösung der Populationsbilanzen in die CFD codes integriert. Die Standardvorgehensweise ist, dass für jede Phase in CFD ein Fluid verwendet wird (Two-Fluid Model) und sich die disperse Tropfenphase mit dem Sauterdurchmesser (d32) bewegt, der mit Hilfe der Populationsbilanzen berechnet wird. Die klassischen Lösungsmethoden, Klassenmethode und Momentenmethode (Quadrature Method of Moments), wurden im Rahmen von Fluent untersucht (4). In diesem Zusammenhang wurden auch mehrere Literaturmodelle für Zerfall und Koaleszenz der Tropfen in Fluent integriert und verglichen. Es zeigte sich, dass eine Vorhersage der Tropfengröße in einer 5 Compartment Sektion eines RDC Extraktors, bei richtiger Wahl der Modelle, möglich ist. Bei der Kopplung zwischen CFD und PBM ist die Momentenmethode vorzuziehen, da hier der Rechenaufwand wesentlich geringer ist, bei besserer Genauigkeit des Sauterdurchmessers. Sowohl in Fluent als auch in FPM wurde die Sectional Quadrature Method of Moments (SQMOM) implementiert (5-7). Die SQMOM als eine adaptive Methode ist für die Verwendung in CFD sehr gut geeignet. Im Gegensatz zum Zwei-Fluid CFD-Modell können im Multi-Fluid Modell tropfengrößenspezifische Aufstiegsgeschwindigkeiten wiedergegben werden. 2. Abschnitt: Während die reine Verknüpfung und die Vorhersage der Zweiphasenströmung im ersten Forschungsabschnitt realisiert wurden, sollen im weiteren Forschungsvorhaben die Vorhersagemöglichkeiten weiterentwickelt werden. Ziele sind hierbei ein Turbulenzmodell für FPM zu realisieren und zu validieren, mit dessen Hilfe Zerfall und Koaleszenz der Tropfen modelliert werden. Am Lehrstuhl f. Thermische Verfahrenstechnik sind Untersuchungen zur Messung der Turbulenz und zum Zerfall der Tropfen geplant. Eine integrierte Betrachtung von experimentellen und simulierten Turbulenzgrößen zusammen mit Zerfall und Koaleszenz der Tropfen soll zu einer Verbesserung der Vorhersage führen. Die Berücksichtigung von Stofftransport mit Hilfe eines bivariaten Populationsbilanzmodells wird die Beschreibung des Stoffaustauschs ermöglichen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Entwicklung von tropischer hochreichender Konvektion abgeleitet aus bodengebundenen abbildenden Spektroradiometermessungen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Leipzig, Institut für Meteorologie.Im Rahmen des Projekts soll aus bodengebundenen Wolkenseitenmessungen der reflektierten Strahlung mittels eines abbildenden Spektrometersystems von tropischer hochreichender Konvektion auf das Vertikalprofil der mikrophysikalischen Eigenschaften der Wolke geschlossen werden. Damit soll die vertikale Entwicklung von hochreichender Konvektion, die eine wesentliche klimarelevante Rolle spielt, unter Berücksichtigung des Einflusses von Aerosolpartikeln und von thermodynamischen Bedingungen auf das Tropfenwachstum charakterisiert werden. Die geplanten Messungen sollen auf einem 320 m hohen Messturm (ATTO: Amazonian Tall Tower Observatory), der kürzlich im brasilianischen Regenwald errichtet wurde, stattfinden. ATTO ist mit Messgeräten ausgestattet, die meteorologische, chemische und Aerosolparameter liefern. Die Messregion bietet ideale Beobachtungsbedingungen mit klar definierten Jahreszeiten (Regen- und Trockenzeit), täglicher Konvektion und variablen Aerosolbedingungen. Aus den Messungen eines neuen abbildenden Spektrometersystems, SPIRAS (SPectral Imaging Radiation System) sollen Vertikalprofile der thermodynamischen Phase und der Partikelgröße mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung und mit Hilfe von adaptierten Verfahren unter Verwendung von dreidimensionalen Strahlungstransportsimulationen abgeleitet werden. Damit sollen vertikale Bereiche, die das Tropfenwachstum beschreiben (Diffusion, Koaleszenz, Mischphasenbereich und Vereisung), identifiziert werden. Zusätzliche Messungen einer Infrarotkamera und eines scannenden Depolarisations-Lidars werden für die Höhen- und Temperaturbestimmung der beobachteten Wolkenelemente herangezogen. Zusätzlich werden die Polarisationsmessungen des Lidars zur Bestimmung der thermodynamischen Phase verwendet, um den wichtigen Phasenübergang zu identifizieren. Mit Hilfe der gewonnenen Daten werden außerdem Annahmen (Effektivradius als konservative Wolkeneigenschaft) wie sie von Ableitungsverfahren zur Bestimmung von mikrophysikalischen Wolkenprofilen aus Satellitenmessungen gemacht werden, überprüft.
Das Projekt "H2Giga: Serienproduktion und Industrialisierung von integrierten & sektorgekoppelten Elektrolysesystemen für Wasser, Teilvorhaben SINEWAVE/AP3: Optimierung von Phasenseparation und Wärmeübergang in PEM-Elektrolyseuren (OxySepT)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Verfahrens- und Umwelttechnik, Arbeitsgruppe für Mechanische Verfahrenstechnik.
Das Projekt "H2Giga: Serienproduktion und Industrialisierung von integrierten & sektorgekoppelten Elektrolysesystemen für Wasser, Teilvorhaben SINEWAVE/AP3: Optimierung der Phasenseparation in PEM-Elektrolyseuren (OxySep)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik.
Das Projekt "Verbundprojekt: Süßwasserbiota der insulären Biodiversitätshotspots Südostasiens; Teilvorhaben: Deutscher Teil" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung.Ziel von FRESHBIO ist (1) die Durchführung und Unterstützung von DNA Barcoding-Kampagnen zur Erstellung von Referenzbibliotheken für die automatisierte Artenidentifikation in den Süßwasserbiota der insulären Biodiversitätshotspots Südostasiens und die darauf basierende Anwendung im Umwelt-DNA-Barcoding (eDNA barcoding) zum Biodiversitätsmonitoring; (2) die Untersuchung historischer Trends in der Populationsdemographie und Artenaggregation in ökologischen Gemeinschaften mittels Koaleszenz-basierter Phylogeographie und Community-Phylogenetik zur Bestimmung des Zustands der aquatischen Biota (Expansion versus Kontraktion); (3) die Abschätzung der Auswirkungen von Landumwandlungen auf Diversitätsmuster mittels eines geographischen Informationssystems (GIS); (4) die Untersuchung der Dynamik von Anpassung und Resilienz von menschlichen Populationen gegenüber Umweltveränderungen. FRESHBIO wird damit Beiträge zu mehreren aktuellen Feldern der Biodiversitätsforschung leisten sowie zum Verständnis des Verhältnisses von Mensch und Biosphäre in Biodiversitätshotspots beitragen.
Das Projekt "ERICAA: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern, Teilvorhaben: Versuche, Kenngrößen-Messung und CFD-Analyse zur Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Franken Filtertechnik KG.Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion. Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 € bis zu 1.000.000 € zu rechnen. Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen. Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfen-Verhaltens (Koaleszenz, Phasengrenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP1: Auslegung, Konzeption, Bau d. Versuchsanlage (VA) und Tropfenerzeugung. Wahl d. verfahrenstechnischen Randbedingungen und d. Stoffsysteme. Adaption d. hauseigenen VA DN150 für Vorversuche für Messtechnik, Pilotversuche mit VA. AP2: Wahl d. Stoffsysteme für Absetzversuche (AV). Entwicklung, Simulation, Optimierung d. Fluent-Modells für Flüssig/Flüssig-AV, einschl. Schnittstelle für Koaleszenz. AP3: Netzerstellung in Fluent von VA und ergänzenden Geometrien. Versuche und CFD-Rechnungen mit Dispersionen (ohne Koaleszenz). Optimierung d. CFD-Modells, Validierung d. Messtechnik. AP4: Implementierung d. Koaleszenz in Fluent. Optimierung und Validierung d. Koaleszenzmodells. Eignungstest d. CFD-Tools. Aufbereitung d. Ergebnisse und Dokumentation.
Das Projekt "ERICAA: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern, Teilvorhaben: Downsizing und Abscheidehilfen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Raschig GmbH.Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion. Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 € bis zu 1.000.000 € zu rechnen. Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen. Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfen-Verhaltens (Koaleszenz, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP 1: Dimensionierung Einströmverteiler, Auslegung der Abscheidehilfen Gestrick, Platten und Füllkörper, Hilfestellung bei der Ausarbeitung Anlagen und Stoffsysteme AP 2: Überprüfung der vorhandenen CFD Open Foam Modelle inwieweit diese angewandt werden bzw. modifiziert werden müssen. AP 3: Anwendung der opt. Modelle zu den einzelnen Teilbereichen des Abscheiders. AP 4: Downscaling der Ergebnisse mit Überprüfung der CFD Modelle.
Das Projekt "ERICAA: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern, Teilvorhaben: Inbetriebnahmeunterstützung, CFD-Support und Validierungsversuche" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bayer AG.Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 € bis zu 1.000.000 € zu rechnen. Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen. Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfen-Verhaltens (Koaleszenz, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. Die Arbeitsinhalte der Bayer Arbeitsgrupe Process Technologies finden sich in allen Arbeitspaketen wieder. Neben den unterstützenden Arbeiten zur Erstellung und Inbetriebnahme der Pilotanlagen erfolgt in AP 1 und AP 2 die Mitarbeit bei der Konzeption auch die Validierung der standardisierten Versuchseinrichtungen mit einem technischen Stoffsystem zur Bestimmung des Trennverhaltens. Neben der Begleitung der theoretischen Arbeiten zu dem Themenblock 'CFD-Modellierung und Simulation' liegt ein weiterer Schwerpunkt der Bayer-Aktivitäten in Validierungsversuchen in der Pilotanlage DN100 mit dem Testsystem sowie mit einem technischen System. Abschließend soll die Anwendung der Methode und Modelle für einen technischen Abscheider gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Covestro erfolgen.
Das Projekt "ERICAA: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern, Teilvorhaben: Anwendung und Validierung der CFD-basierten Auslegungsmodelle unter industriellen Gesichtspunkten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Lanxess Deutschland GmbH.Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion. Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 ' bis zu 1.000.000 ' zu rechnen. Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen. Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfen-Verhaltens (Koaleszenz, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP1: Aufbau Testanlage: kontinuierlicher Betrieb; Messtechnik: Erfassung der Tropfengrößen und -verteilung AP2: Charakterisierung von: Zulauf in den Abscheider, Stoffdaten, Tropfengrößenverteilung, Koaleszenzverhalten, etc.; Entwicklung Eichgerät, -verfahren zur Bestimmung des Trennverhaltens und der Auslegungsgrößen für die Abscheider-Berechnung/Simulation AP3: Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten CFD-Modells zur Beschreibung der Strömung in einem Abscheider; Analyse unterschiedlicher Ein- Austritts-Geometrien, Validierung der 1-/2-phasigen Strömung in Experimenten AP4: Erweiterung des Strömungsmodells mit einem Koaleszenzmodell, Validierung des vollständigen Strömungs-/Koaleszenzmodells im Experiment und in Betriebsanlagen.
Das Projekt "ERICAA: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern, Teilvorhaben: Aufbau und Inbetriebnahme der kontinuierlichen Versuchsanlagen. Aufbau der CFD Modelle sowie Validierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik.Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion. Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 € bis zu 1.000.000 € zu rechnen. Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen. Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfen-Verhaltens (Koaleszenz, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP1: Aufbau Testanlage: kontinuierlicher Betrieb; Messtechnik: Erfassung der Tropfengrößen und -verteilung AP2: Charakterisierung von: Zulauf in den Abscheider, Stoffdaten, Tropfengrößenverteilung, Koaleszenzverhalten, etc.; Entwicklung Eichgerät, -verfahren zur Bestimmung des Trennverhaltens und der Auslegungsgrößen für die Abscheider-Berechnung/Simulation AP3: Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten CFD-Modells zur Beschreibung der Strömung in einem Abscheider; Analyse unterschiedlicher Ein-/Austritts-Geometrien, Validierung der 1-/2-phasigen Strömung in Experimenten AP4: Erweiterung des Strömungsmodells mit einem Koaleszenzmodell, Validierung des vollständigen Strömungs-/Koaleszenzmodells im Experiment und in Betriebsanlagen.
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