ISBN 978-3-8439-3888-4

978-3-8439-3888-4, Reihe Ingenieurwissenschaften

Sebastian Rieks
Modellierung und numerische Simulation gekoppelter Transportprozesse in Strukturelementen kleinskaliger Destillationsverfahren für binäre Zweiphasensysteme

137 Seiten, Dissertation Universität Paderborn (2018), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Trotz intensiver Forschung stellt die rigorose Modellierung und Simulation gekoppelter Transportphänomene in binären Zweiphasensystemen noch eine signifikante Herausforderung dar. Insbesondere ist dies der Fall, wenn Probleme mit Phasenwechsel behandelt werden, da deren mathematische Beschreibung komplex ist. In der Literatur wurden bisher meist Teilaspekte solcher Probleme behandelt, z.B. isotherme oder einkomponentige Systeme. In dieser Arbeit wurde auf Basis der Literatur ein umfassenderer Ansatz entwickelt. Zur Verfolgung der Phasengrenzfläche wurde die Volume-of-Fluid Methode verwendet. Die Gleichungen wurden in das open-source-Programm OpenFOAM® implementiert und numerisch gelöst. Es wurde gezeigt, dass gekoppelte Transportmechanismen numerisch simuliert werden können, ohne auf empirische oder heuristische Parameter zurückzugreifen.

Kleinskalige Destillationsverfahren, wie z.B. die Gravidestillation, stellen wesentliche Elemente verfahrenstechnischer Prozesse im kleinen Maßstab dar. Bisher sind jedoch kaum Auslegungsgrundlagen für Gravidestillationsapparate vorhanden. Um solche Grundlagen zu schaffen, wurden Simulationen von Transportvorgängen bei Gravidestillation durchgeführt. Auf diese Weise wurde herausgearbeitet, wie sich der Phasenwechsel im Apparat auf Impuls-, Wärme- und Stofftransport auswirkt.