Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig‐Systemen. Teil 1: Einzeltropfensedimentation ohne Grenzflächeneffekte

Abstract

Für die Dimensionierung von Flüssig/flüssig‐Kontaktapparaten sind Fluiddynamik und Stofftransport in der Dispersion von entscheidender Bedeutung. Schwarm‐ und Grenzflächeneffekte führen zu komplexen Interaktionen und erschweren die Vorhersage von Betriebsparametern. Anhand von Einzeltropfenuntersuchungen kann eine grundlegende Vorhersage für fluiddynamisches Verhalten und Stofftransportleistung auf Basis einfacher Experimente und zahlreicher publizierter Korrelationen und Theorien getroffen werden. Dieser zweiteilige Beitrag befasst sich mit den Grundlagen von Fluiddynamik und Stofftransport von Einzeltropfen sowie der Auswirkung von Grenzflächeneffekten und für technische Systeme üblichen Verunreinigungen auf die Transportprozesse in dispersen Systemen.

Tropfenbewegung und Stofftransport in technischen Flüssig/flüssig‐Systemen. Teil 2: Auswirkung von Grenzflächeneffekten und Verunreinigungen

“…5b zeigt den transienten Verlauf des Stofftransports in Form der dimensionslosen Konzentration in Abhängigkeit der Fourier-Zahl. Zum Vergleich sind die im ersten Teil dieses Artikels [5] vorgestellten Korrelationen für das Innenproblem (IP) sowie beispielhaft für die fluide Partikel Messdaten von Schulze [38] [35] an [37]. Dies zeigt sich beispielhaft anhand der dargestellten effektiven Diffusivitäten R, die für den Vergleichsfall des fluiden Partikels R = 2,25 und des starren Partikels R = 1 betragen [24].…”

“…Einzeltropfenexperimente sind eine Alternative, um diese Untersuchungen kosteneffizient mit wenig Materialeinsatzes durchzuführen, wodurch sie in einem frühen Stadium einsetzbar sind [1] und sich somit als Schlüsselexperiment für die Charakterisierung eignen. Wie dies im Bereich der Flüssig/flüssig-Extraktion Einsatz findet, wurde bereits im ersten Teil dieses Beitrags [5] kurz beleuchtet. Der Vergleich mit einem synthetischen Stoffsystem ohne Zusatzstoffe kann außerdem Aufschluss über den Einfluss der Verunreinigungen geben.…”

“…Während im ersten Teil dieses Artikels [5] die Grundlagen für Fluiddynamik und Stofftransport unbeeinflusster Grenzflächen für die Grenzfälle fluider und starrer Partikel erläutert wurden, gibt der hier vorliegende zweite Teil einen Ü berblick über relevante Grenzflächenphänomene und den Einfluss verschiedener Stoffklassen, die als Verunreinigung oder Begleitkomponenten auftreten. Die Unterteilung erfolgt dabei einerseits in Komponenten, bei denen die Adsorption an der Phasengrenzfläche maßgeblich ist.…”

“…Abb. 5 aus Teil I[5]. Wie im ersten Teil dieses Beitrags[5] dargestellt, bestimmen Weber et al[29] einen linearen Gewichtungsfaktor g zwischen der Sedimentationsgeschwindigkeit fluider und starrer Partikel, wobei g = 1 das Verhalten eines fluiden Partikels und g = 0 das eines starren Eine transiente Betrachtung der Partikelgeschwindigkeit und der Trajektorie kann hier Aufschluss geben, s. a. Abschn.…”

“…5 aus Teil I[5]. Wie im ersten Teil dieses Beitrags[5] dargestellt, bestimmen Weber et al[29] einen linearen Gewichtungsfaktor g zwischen der Sedimentationsgeschwindigkeit fluider und starrer Partikel, wobei g = 1 das Verhalten eines fluiden Partikels und g = 0 das eines starren Eine transiente Betrachtung der Partikelgeschwindigkeit und der Trajektorie kann hier Aufschluss geben, s. a. Abschn. 3.Ein Aspekt, der selten detaillierte Beachtung findet, ist das teilweise beobachtete Auftreten einer Intensivierung des Stofftransports bei Erhöhung der Tensidkonzentration, insbesondere für Tenside die weniger stark adsorbieren (u. a. Agble und Mendes-Tatsis[30]).…”