Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Untersuchungen von Mischungssystemen in Biogasfermentern unter Einsatz der Prozess-Tomographie - Teilvorhaben 1: Quantifizierung von Mischprozessen in Biogasfermentern mittels Prozess-Tomographie

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
01277 Dresden
Winterbergstr. 28
Kontakt
Dr. Karin Jobst
Tel: +49 351 2553-7827
E-Mail: karin.jobst@ikts.fraunhofer.de
FKZ
22011611
Anfang
01.11.2011
Ende
31.01.2014
Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen von Grundlagenuntersuchungen sollen gesicherte Aussagen zur Auslegung und zum Betrieb von Rührsystemen für den Einsatz in der Biogastechnik abgeleitet werden. Auf der Basis einer neuen Messmethode, der Prozess-Tomographie sollen Mischprozesse von fasrigen, nicht-Newtonschen, opaken Stoffsystemen unter Praxisbedingungen quantifiziert werden. Neben einer Bewertung der Mischgüte und dem daraus resultierenden, real zum anaeroben Abbau genutzten Reaktorvolumen, sollen quantitative Angaben zum sich ausbildenden Strömungsprofil in Abhängigkeit des gewählten Rührsystems und der vorliegenden Stoffeigenschaften der zu mischenden Phasen getroffen werden. Ziel ist einerseits die Ableitung von funktionalen Zusammenhängen zwischen der Geschwindigkeitsverteilung im Reaktor in Abhängigkeit der vorliegenden Stoffeigenschaften und des gewählten Rührsystems. Andererseits ist der Einfluss des Strömungsverhaltens und der Mischgüte auf die Umsetzung von nachwachsenden Rohstoffen zu Biogas zu ermitteln. Im Ergebnis dessen sollen erforderliche Kennzahlen für das Rührsystem wie Rührwerksaustrittsgeschwindigkeit und Rührzeit abgeleitet werden. Aufbauend auf den mittels Prozess-Tomographie zu ermittelnden Zusammenhängen sind vorhandene Modelle zur numerischen Strömungssimulation durch die Einbeziehung realer Stoffeigenschaften so zu qualifizieren, dass Anlagenbauern und Planern von Biogasanlagen ein praxisrelevantes Werkzeug zur Auslegung und den Betrieb derartiger Anlagen vorliegt.
Ergebnisdarstellung
Für die Qualifizierung der Strömungsmodelle für hochkonzentrierte, langfaserige, nicht-Newtonsche Fluide wurden von KSB strömungstechnische Messungen auf großtechnischen Biogasanlagen mit Berechnung der numerischen Strömungssimulation abgeglichen. Die Verwendung der in der CFD bisher genutzten Modelle zeigte zum Teil große Abweichungen zwischen Realität und Numerik. Als weiterer Schritt Richtung Modellanpassung wurden ausgewählte Parameterkonfigurationen der prozesstomographischen Experimente mittels CFD nachgerechnet und die Ergebnisse miteinander verglichen. Besonders bei artikelfreien nicht-Newtonschen Stoffsystem zeigte sich eine sehr gute qualitative und quantitative Übereinstimmung der vertikalen Strömungsgeschwindigkeiten. Im nächsten Schritt erfolgte durch KSB die Einbeziehung von Partikeln in die Modelle. Mit Hilfe der CFD wurde versucht, die Bildung und Auflösung von Schwimmschichten abzubilden. Dazu wurde eine User-Defined-Function zur qualitativen Beschreibung von Partikeltransport und Absetzen der Partikel eingeführt. In diesem UDF-Modell werden neben der Sink- und Flotationsgeschwindigkeit der Partikel auch die Viskosität in Abhängigkeit der Scherrate und des Feststoffgehalts berücksichtigt. Grundlage für die Ableitung von Kennzahlen zur Auslegung und Betrieb von Rührsystemen in Biogasanlagen stellten die Vielzahl der in diesem Projekt durchgeführten Untersuchungen mittels Prozess-Tomographie sowie numerische Simulationsrechnungen dar. Als wesentliche Kennzahlen konnten dabei die Rheologie, der Rührwerksschub und Rührwerkstyp und die Mindestgeschwindigkeit zur Bestimmung der Grenze des gesuchten Mischvolumens identifiziert werden. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass der Schub eines Rührwerkes durch das Fließverhalten des zu mischenden Stoffsystems wesentlich beeinflusst wird. Steigende örtliche Viskositäten führen zu einer Schubabwertung, die rührorganspezifisch ist.

neue Suche

 
Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe
Förderprogramm "Nachwachsende Rohstoffe"
Leitfaden Förderung
Leitfaden für das Einreichen von Skizzen und Anträgen im Rahmen des BMEL-Förderprogramms Nachwachsende Rohstoffe
 
Förderportal des Bundeseasy-OnlineFormularschrank des BMEL
 
 
Wettbewerb Bioenergie-Kommunen 2019
 
Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
 
Präsentation zum BioConceptCar
 

NawaRo für Kinder

Bauer Hubert
 
Die nachwachsende Produktwelt
 
Diese Internetseite verwendet Cookies, um die Nutzererfahrung zu verbessern und den Benutzern bestimmte Dienste und Funktionen bereitzustellen. Details
Cookies erlauben