Betrieb verfahrenstechnischer Maschinen und Apparate (Praktikum)

Das Mischen in Rührbehältern wird immer komplexer. Im Homogenisierungsprozess hängt die Mischleistung eines Rührwerks von der Geometrie des Rührwerks, seiner Platzierung und der Anordnung der Einbauten, z. B. der Stromstörer, im Behälter ab. Um die Effizenz des Rührwerks zu verbessern, sind geometrische Optimierungsstudien zu einem wichtigen Werkzeug im Rahmen des Entwurfsprozesses geworden. Dank der exponentiell steigenden Rechenleistung ist Computational Fluid Dynamics (CFD) heute ein effiziente Methode zur Charakterisierung der Fluiddynamik und des Stoff- und Wärmetransports in Rührkesseln. Für die Kopplung von Optimierungsalgorithmen mit CFD ist es jedoch notwendig, möglichst effiziente CFD-Methoden zu verwenden. Hierbei gilt es vor allem transiente Simulation, wie sie z.B. traditionell zur Bestimmung der Mischzeit genutzt werden, zu vermeiden.

Im Rahmen diese Projekts wird zunächst ein CFD-basiertes Simulations-Framework entwickelt, mit dem Leistungseintrag und Mischzeit bestimmt werden können. Hierbei wird grundlegend untersucht inwieweit die Mean Age Theory als stationäte Methode zur Bestimmung der Mischzeit verwendet werden kann. Dies würde zu einer signifikanten Reduktion des Simulationsaufwands führen. Basierend auf den Ergebnissen der CFD-gestützten Optimierungsstudie werden zusätzlich Ersatzmodelle verwendet, um das Rührorgan weiter zu optimieren. Mittels Rapid Prototyping werden die Entwürfe gefertigt und das CFD-Ergebnis experimentell validiert.