Bibliographic Metadata
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- TitleModellierung und Simulation der Gas- Flüssigkeitsströmung in strukturierten Packungen mittels CFD-Methoden : / von M.Sc. René Bertling ; Referent: Prof. Dr.-Ing. habil. Eugeny Kenig, Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Thomas Grützner
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- Degree supervisor
- Published
- Description1 Online-Ressource (xx, 99 Seiten) Illustrationen, Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2024
- AnnotationTag der Verteidigung: 18.09.2024
- Defended on2024-09-18
- LanguageGerman
- Document TypesDissertation (PhD)
- Keywords (GND)
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Zusammenfassung
In dieser Arbeit wurden Flüssigkeitsströmungen in strukturierten Packungen mittels CFD-Methoden untersucht. Der Fokus lag dabei auf der Fluiddynamik und der Verweilzeitverteilung.In einer kombinierten experimentellen und numerischen Studie wurden Modellierungsansätze für mikrostrukturierte und perforierte Packungsoberflächen erarbeitet. Hierbei wurden Strömungen auf geneigten, ungefalteten Packungsblechen betrachtet. Die Modellierungsansätze wurden anschließend bei der CFD-Simulation strukturierter Packungen angewandt. Zur Validierung des CFD-Modells wurden Literaturdaten genutzt, welche mittels hochauflösender Computertomographie gewonnen wurden. Effektive Phasengrenzfläche, Holdup und Verweilzeitverteilung konnten gut reproduziert werden. Das validierte CFD-Modell wurde anschließend verwendet, um zwei Flüssigkeiten (Wasser und eine Mischung aus Wasser und Triethylenglykol), sowie zwei Typen der Standardpackung Sulzer MellapakTM zu untersuchen. Dies ermöglichte es, die Auswirkungen von Flüssigkeitseigenschaften und geometrischer Packungsoberfläche auf die Strömung unter Berücksichtigung von Mikrostruktur und Perforationen zu bewerten.
Abstract
In this work liquid flow in structured packings was investigated using CFD-methods. Along with the fluid dynamics, convective transport of a tracer was studied to determine residence time distributions.Novel approaches for the consideration of surface microstructure and perforations were developed in a combined experimental and numerical study, using the flow over inclined, non-corrugated packing sheets as a model case. The approaches were then applied to structured packings and validated using literature data obtained with high-resolution computer tomography. Effective interfacial area, holdup and residence time distributions were well reproduced. The model was then applied to investigate two liquid systems (water and a mixture of water and triethyleneglycol), while two types of the standard packing Sulzer MellapakTM were explored. This allowed to evaluate the effects of liquid properties and geometric packing area on the flow, while taking perforations and surface microstructure into account.
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