Prozesstomographie für Misch-, Rühr- und Strömungsprozesse

Die elektrische Prozesstomographie (ERT) ist ein etabliertes Verfahren zur dreidimensionalen Visualisierung und Quantifizierung unterschiedlichster Misch-, Rühr- und Strömungsprozesse in Flüssigkeitsvolumina. Sie beruht auf der ortsaufgelösten Messung elektrischer Leitfähigkeitsunterschiede, welche beispielsweise durch verschiedenartige Flüssigphasenanteile wie Wasser und Öle, den Eintrag von Fasern oder Salzen oder auch durch Gasblasen hervorgerufen werden. Ähnlich zu anderen tomographischen Verfahren werden aus den Messdaten 3D-Schnittbilder rekonstruiert, welche die Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit im untersuchten Reaktor, Behälter oder Rohr abbilden. Mit dem am Fraunhofer IKTS eingesetzten ERT-System lassen sich bis zu zehn solcher Tomogramme pro Sekunde erfassen, womit Prozessverläufe auch zeitaufgelöst untersucht werden können. Auf diese Weise lassen sich quantitative Aussagen zur räumlich-zeitlichen Verteilung von Phasen und Konzentrationsunterschieden und damit zu Mischgüten, Strömungsverhältnissen sowie weiteren Prozessparametern treffen. Problematische Totzonen sowie Schwimm- und Sedimentationsschichten können mit diesem Verfahren ebenso detektiert werden wie makroskopische Fremdkörper und Gasblasen. Im Gegensatz zu optischen Verfahren ist die ERT auch zur Untersuchung opaker Medien geeignet und erlaubt die Charakterisierung hochkonzentrierter, multidisperser nicht-newtonscher Mehrphasensysteme.

 

Anwendungsbeispiele

 

• Biologische und chemische Batch- und Durchflussreaktoren (z. B. Blasensäulen)
• Fermenter in Biogasanlagen
• Abwasseraufbereitung und Kläranlagen
• Tanks und Vorratsbehälter für Flüssigkeiten
• Aquakultur- und Hydroponik-Systeme

 

Leistungsangebot

 

• Verfahrenstechnische und energetische Bewertung von Misch-, Rühr- und Lösungsprozessen sowie Strömungen im Technikums- und Pilotmaßstab
• Tomographie-unterstützte Auslegung, Optimierung und Skalierung von Mischprozessen, Reaktoren und Durchmischungssystemen
• Bestimmung fluiddynamischer Parameter und Größenverteilungen von Gasblasen und makroskopischen Körpern in Blasensäulenreaktoren und weiteren Reaktortypen
• Qualitative und quantitative Charakterisierung von Strömungsprozessen und Modellierung mittels numerischer Methoden               

 

Projektbeispiele

 

• FlexPump: Intelligentes Pumpensystem zur Durchmischung von Biogasreaktoren
• BioStore: Blasensäulen für die biologische Methanisierung
• SensOMix: Automatisierte Rührsysteme in Biogasanlagen für eine lastflexible und bedarfsgerechte Biogasproduktion