Fluiddynamische Untersuchung von Anstaupackungen mittels ultraschneller Röntgentomographie

In Anstaupackungen bilden sich durch die Kombination von Packungslagen unterschiedlicher geometrischer Oberfläche abhängig von den Betriebsbedingungen Filmströmung und Sprudelschicht gleichzeitig aus. Durch die axial stark heterogene Strömungsmorphologie lassen integrale Holdup-Messungen keine Rückschlüsse auf lokale Flüssigkeitsinhalte in einzelnen Packungslagen zu.
Die ultraschnelle Röntgentomographie bietet dank einer Bildrate von bis zu 8000 Schnittbildern pro Sekunde die Möglichkeit, bei den hochdynamischen Zweiphasenströmungen relevante fluiddynamische Parameter in einzelnen Abschnitten der Anstaupackung nichtinvasiv zu bestimmen [1]. Neben der Ermittlung von Phasenanteilen und deren radialer sowie axialer Verteilung werden auch Methoden zur Ermittlung der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche angewandt. Ein weiterer entscheidender Parameter für die hydrodynamische Modellierung von Anstaupackungen ist die Höhe der Sprudelschicht [2]. Deren Bestimmung erfolgt zum einen mithilfe der ultraschnellen Röntgentomographie sowie ergänzend durch eine verteilte Druckverlustmessung mit einer axialen Auflösung von 10 mm. Im Rahmen dieses Beitrags werden sowohl die Messmethoden als auch Messergebnisse der experimentellen Untersuchungen vorgestellt.
Wir danken der DFG für die finanzielle Unterstützung des Kooperationsprojekts "Experimentelle und theoretische Untersuchung der Fluiddynamik und des Stofftrennverhaltens von Anstaupackungen" (KE 837/26-1, HA 3088/10-1).
[1] A. Janzen, M. Schubert, F. Barthel, U. Hampel, E.Y. Kenig, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 66, 20-26 (2013).
[2] U. Brinkmann, B. Kaibel, M. Jödecke, J. Maćkowiak, E.Y. Kenig, Chemie Ingenieur Technik 84: 36-45 (2012).