Numerische Berechnung der Eigenfrequenzen an eingetauchten Behältereinbauten in Rührreaktoren

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Abstract

Gerührte Hochleistungsreaktoren werden in ihrer Produktivität häufig durch die Abfuhr der Reaktionswärme limitiert. Um externe Kühlkreisläufe zu vermeiden, werden in diesen Fällen Wärmetauscher in den Reaktor eingebaut. Allerdings ist bei hohen Rührleistungen der gesamte Behälter mit diesen Einbauten auch erheblichen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Neben der statischen und dynamischen Dimensionierung ist daher die resonanzsichere Auslegung der gesamten Anlage unabdingbar. Dabei müssen einerseits die auf Behälter und Rührwerk wirkenden Erregerfrequenzen bekannt sein. Andererseits müssen die Eigenfrequenzen des Gesamtsystems Behälter-Rührwerk als auch die Eigenfrequenzen kritischer Komponenten exakt berechnet werden. Das wichtigste Werkzeug zur Ermittlung der Eigenfrequenzen stellt die FE-basierte Modalanalyse dar. Das numerische Modell muss in der Lage sein, die tatsächlich vorliegenden Betriebsbedingungen zu berücksichtigen, da eine Vernachlässigung dieses Umstandes zu fehlerhaften Ergebnissen führen kann. Die Einbeziehung eines Fluids ist mit einem multi-physikalischen Ansatz möglich, der die Fluid-Domäne mit der Struktur koppelt.

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