IGF: Filmströmungen - Transport anhaftender Flüssigkeiten durch wellige Primärfilme
Häufig werden Flüssigkeits-filme eingesetzt, um z. B. anhaftende, nicht-mischbare Fluide in Bewegung zu versetzen, so z. B. bei der Lackiertechnik (two-layer coating), bei der Ölabscheidung, bei der Dreiphasen-rektifikation oder bei Absorptionsverfahren. Insbesondere bei der Reinigung in der Lebensmittel- und Pharmazeutischen Industrie (Cleaning- bzw. Washing-in-Place (CIP/WIP)) werden häufig Flüssigkeits-filme eingesetzt.
Das Anwendungsproblem ist die bislang fehlende detaillierte Parametrisierung der Einflussfaktoren auf die Mobilisierung der anhaften-den Fluide durch den Film. Hinsichtlich der Wirkweisen und Effizienz ist man bislang im Wesentlichen auf Erfahrungswerte bei der Anlagengestaltung angewiesen.
In diesem Kooperationsprojekt zwischen dem Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSM) der BUW und der Professur für Mess- und Sensorsystemtechnik (MST) der TU Dresden wird eine parametrisierte, kennzahlbasierte Beschreibung des Mobilisierungsgrads der sekundären, anhaftenden Phase durch wellige Primärfilme („Reinigungseffizienz“) erarbeitet, die von KMU direkt für die Auslegung eines Verfahrens oder eines technischen Apparates genutzt werden kann. Durch KMU aus der Simulationsbranche kann eine Umsetzung in ein Simulations-tool erfolgen, um präzisere Korrelationen zwischen Parameterraum und (Reinigungs-) Effekt in z. B. eine Vorauslegung einer Anlage einfließen zu lassen.
Da u.a. die Wandschubspannung, also der Geschwindigkeitsgradient, einen direkten Effekt auf die Transportrate hat, ist eine hochauflösende Strömungsmessung mit einer Messung durch die offene, fluktuierende Flüssigkeitsoberfläche erforderlich. Daher wird im Projekt als zweites Ziel eine Strömungsmesstechnik mit Aberrationskorrektur entwickelt, welche die unerwünschten Effekte der Lichtbrechung reduziert und zeitlich und örtlich hochauflösende drei-dimensionale Untersuchungen von Mehrschicht-Strömungen mit bewegten Oberflächen/Phasengrenzflächen ermöglicht. Dabei können sowohl das 3D-Messsystem wie auch die Aberrationskorrektur von KMU aus der Messtechnik-Branche zu einem seriennahen Produkt weiterentwickelt werden.
Das Projekt (01IF23613N) der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V. wird im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.