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Keywords:

  • Gas/Flüssig-Reaktion;
  • Gasblase;
  • Stofftransport, Sulfit/Sulfat-Reaktion;
  • Volume-of-Fluid-Methode
  • Bubble;
  • Gas-liquid reaction;
  • Mass transfer;
  • Sulfite-sulfate reaction;
  • Volume-of-fluid (VOF) method

Abstract

Der skalenübergreifende Stofftransport an frei aufsteigenden, kugelförmigen Gasblasen mit überlagerter chemischer Reaktion wird untersucht. Dazu wird der aus numerischen Simulationen und experimentellen Untersuchungen berechnete Sauerstoff-Stofftransport ohne chemische Reaktion quantitativ verglichen und der Einfluss der Sulfit/Sulfat-Reaktion auf das Konzentrationsfeld qualitativ gezeigt. Die numerischen Simulationen liefern detaillierte Informationen über das Geschwindigkeitsfeld während die Experimente eine hochaufgelöste Analyse des Konzentrationsfeldes erlauben. Die Ergebnisse zu Strömungs- und Konzentrationsfeldern aus Simulationen und Experimenten werden gegenseitig validiert und so kombiniert, dass ein ausreichend hoher Detaillierungsgrad für die Berechnung von lokalen Sauerstoffmassenströmen erreicht wird.

This work focuses on the investigation of multiscale mass transfer processes at freely rising single spherical bubbles with superimposed chemical reaction. For this purpose, the oxygen mass transfer without chemical reaction, calculated from numerical simulations and experimental investigations is compared quantitatively. Moreover the impact of the sulfite-sulfate reaction on the concentration field is shown qualitatively. It becomes obvious that numerical simulations provide more detailed information of the velocity field, while experiments represent a valid analysis of the concentration field. Thus bidirectional validation and combined usage of the more significant results lead to an improved calculation of the local oxygen mass flow.