Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: ProGas - Einsatz von Frühwarnindikatoren und Additiven zur Leistungssteigerung in einstufigen Biogasanlagen, Entwicklung von Regelungsverfahren zur Prozessstabilisierung; Teilvorhaben 2: Fluiddynamik

Anschrift
Technische Universität Berlin - Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik - Fachgebiet Verfahrenstechnik
10587 Berlin
Fraunhoferstr. 33 - 36, Sekr. FH 6-1
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Matthias Kraume
Tel: +49 30 314-22348
E-Mail: matthias.kraume@tu-berlin.de
FKZ
22019612
Anfang
01.12.2014
Ende
30.11.2017
Aufgabenbeschreibung
Die bei der anaeroben Behandlung von nachwachsenden Rohstoffen und Reststoffen aus der landwirtschaftlichen Produktion auftretenden Mechanismen der Prozessstabilisierung durch Additivzugabe sollen in diesem Projekt erforscht werden. Ziel ist die Entwicklung allgemeingültiger Indikatoren zur Vorhersage von Prozessstörungen sowie von Verfahren zu ihrer Vermeidung. Eine Weiterentwicklung von Regelungsverfahren soll die Flexibilität von Anlagenbetreiber erhöhen, was die Auswahl und Menge der Substrate betrifft. Dies soll dazu führen, dass Biogasanlagen trotz der zeitlichen Varianz bezüglich Substratmenge und -zusammensetzung stabil und effizient betrieben werden können. Dazu sollen geeignete Betriebskonzepte von Reaktoren entwickelt werden, die zu einer optimalen Gasbildung im Zusammenhang eines Aggregatentstehungsprozesses und einer geeigneten Additivzufuhr unter schneller Vermischung führen. Die Anwendung der Computational Fluid Dynamics (CFD) soll eine orts- und zeitaufgelöste Analyse der Großraumströmung ermöglichen. Optimiert wird damit die Misch- und Einbringtechnik sowie die Reaktorgeometrie bzgl. der Aggregatbildung bzw. des Einflusses von Scherbelastungen durch die Rührtechnik. Die Bestimmung von Löslichkeitsprodukten in komplex zusammengesetzten Gärschlämmen soll weiterhin den Aggregatbildungsprozess verbessern.
Ergebnisdarstellung
In dem abgeschlossen Teilvorhaben konnte primär gezeigt werden, dass viskoelastische Fließeigenschaften einen deutlichen Einfluss auf das Strömungsverhalten von Fluiden in gerührten Systemen haben. So bilden sich in Abhängigkeit der Elastizitätszahl (El) kavernenartige Strömungskompartimente für alle untersuchten Rührwerke aus, die sich stark nachteilig auf den Mischprozess auswirken. Die ermittelten Strömungsprofile sowie Mischzeiten geben Aufschluss über optimale Betriebszustände sowie Zugabeorte für die Additivzugabe. Über Modellfluide konnten kritische El-Zahlen ermittelt werden, in denen diese Strömungskompartimentierung auftritt. Zudem wurde eine Korrelation entwickelt, anhand derer die Größe von Strömungskompartimenten bei Vorhandensein rheologischer Kenngrößen vorhersagbar ist. Auf Basis der fluiddynamischen Messungen konnte zudem ein numerisches CFD-Werkzeug entwickelt werden, das mittels der Opensource-Software OpenFOAM erstmals die Berechnung der durch rotierende Geometrien induzierten Strömung in viskoelastischen Systemen ermöglicht. Die Ergebnisse daraus konnten mit teils sehr guten Übereinstimmungen mit Messdaten validiert werden. Im Bereich der Aggregatbildung konnten erfolgreich verschiedene Hochlastversuche mit der Endoskoptechnik vermessen werden. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass sich eine optische Messtechnik zur in-situ Partikelgrößenaufnahme in Biogasanlagen eignet. Damit konnte der Aggregatenstehungsprozess sowohl in einer Klär- als auch Gärschlammbiogasanlage überwacht werden. Durch die Entwicklung eines optischen Messverfahrens zur Bestimmung von Scherbeanspruchung mittels Blautonflocken konnte zudem die Charakterisierung von verschiedenen Rührorganen und -bedingungen erfolgen. Der Scheibenrührer erweis sich dabei bzgl. des Leistungseintrages als scherarmer als der Propellerrührer. Es konnte gezeigt werden, dass viskoelastische Fließeigenschaften prinzipiell zu einer Verringerung der Scherbelastungen führen.

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 Bundes
easy-Online
Formularschrank des BMEL
Broschüre Förderung und Entlastung für Waldbesitzer
Broschüre Förderung und Entlastung für Waldbesitzer
Girls Day am 26. März 2020
Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
Präsentation zum BioConceptCar
Die nachwachsende Produktwelt
Diese Internetseite verwendet Cookies, um die Nutzererfahrung zu verbessern und den Benutzern bestimmte Dienste und Funktionen bereitzustellen. Details
Cookies erlauben