Entwicklung einer neuartigen

Berichte aus der Strömungstechnik
Axel Seeger
Entwicklung einer neuartigen
Geschwindigkeitsmessmethode auf
der Basis von Röntgenstrahlen für
Blasensäulen mit hohem Gasgehalt
.
D 83 (Diss. TU Berlin)
Shaker Verlag
Aachen 2003
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Seeger, Axel:
Entwicklung einer neuartigen Geschwindigkeitsmessmethode auf der Basis
von Röntgenstrahlen für Blasensäulen mit hohem Gasgehalt /
Axel Seeger. Aachen : Shaker, 2003
(Berichte aus der Strömungstechnik)
Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2002
ISBN 3-8322-1131-4
.
Copyright Shaker Verlag 2003
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oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten.
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Zusammenfassung für Shaker Verlag
Blasensäulen sind verfahrenstechnische Apparate zur Produktion von Stoffen und
Organismen. Trotz ihres verbreiteten industriellen Einsatzes wird die in ihnen ablaufende
Strömung bisher noch nicht vollständig verstanden, was zu Schwierigkeiten bei der
Auslegung von Blasensäulen führt.
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines neuartigen Messverfahrens, mit dem die
Strömungsmechanik in Blasensäulen mit hohem Gasgehalt untersucht werden kann. Dieses
Messverfahren soll auf Blasensäulen angewendet werden und dadurch zu einem besseren
Verständnis der Strömungsmechanik in diesen Apparaten und zu ihrer verbesserten
Auslegung beitragen.
Der Gasgehalt in industriell verwendeten Blasensäulen variiert zwischen wenigen Prozent und
40 Prozent. Herkömmliche optische Messverfahren versagen, wenn der optische Weg durch
eine oder mehrere Blasen gestört wird. Die Störung des optischen Weges führt zu Reflexionen
und Brechungen an den Grenzflächen zwischen flüssiger und gasförmiger Phase. Im
Allgemeinen ist die Anwendung optischer Messmethoden, abhängig von der Blasengröße und
der Messtiefe, auf einen maximalen Gasgehalt von etwa fünf Prozent beschränkt.
Das neue Messverfahren verfolgt Partikelbewegungen. Im Gegensatz zur herkömmlichen
optischen Verfahren geschieht das jedoch auf Röntgenbasis. Die Verwendung von
Röntgenstrahlung hat den Vorteil, dass diese eine Gas-Flüssigkeits-Strömung geradlinig
durchdringt, weil die Brechungsindizes von Gas und Flüssigkeit nahezu identisch sind.
Mit dem neuen Strömungsmessverfahren wurden Strömungen mit einem Gasgehalt zwischen
einem Prozent und acht Prozent untersucht.
Die durchgeführten Experimente bewiesen die Leistungsfähigkeit des neuartigen Verfahrens.
Dessen wesentliche Eigenschaften sind:
•
Keine Einschränkung der Messmethode durch den Gasgehalt
•
Bestimmung des dreidimensionalen Geschwindigkeitsfeldes im gesamten Volumen
•
Berührungsloses Messverfahren
•
Kurze Messzeit
Die zeitliche und räumliche Auflösung des Verfahrens kann durch Verwendung von auf dem
Markt erhältlichen, deutlich schnelleren Röntgensystemen verbessert werden.