Experimentelle und numerische Untersuchung des Tropfenaufstiegs

Experimental and Numerical Investigation of a Rising Droplet

Authors

  • René T. Eiswirth,

    1. Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Postfach 3049, 67653 Kaiserslautern, Deutschland
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  • Prof. Hans-Jörg Bart,

    Corresponding author
    1. Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Postfach 3049, 67653 Kaiserslautern, Deutschland
    • Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Postfach 3049, 67653 Kaiserslautern, Deutschland
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  • Theodoros Atmakidis,

    1. Universität Paderborn, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Pohlweg 55, 33098 Paderborn, Deutschland
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  • Prof. Eugeny Y. Kenig

    1. Universität Paderborn, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Pohlweg 55, 33098 Paderborn, Deutschland
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Abstract

Ergebnisse einer experimentellen und numerischen Untersuchung eines in einer wässrigen Phase aufsteigenden Toluol-Tropfens werden vorgestellt. Die experimentellen Untersuchungen wurden in einer Messzelle im Kleinstmaßstab unter Zuhilfenahme von Hochgeschwindigkeitsmesstechnik durchgeführt. Die numerischen Untersuchungen erfolgten mithilfe des CFD-Programms COMCOL Multiphysics 3.3a und der dort implementierten Level-Set-Methode. Die gemessenen und die in Simulationen berechneten Tropfenaufstiegsgeschwindigkeiten zeigen eine sehr gute Übereinstimmung und decken sich mit neueren Ergebnissen. Auch die Wiedergabe der Abweichung von der Kugelform bei verschiedenen Tropfengrößen war ausgezeichnet. Auf Basis der experimentell und numerisch erhaltenen Ergebnisse wird eine verbesserte Anpassung einer bestehenden Korrelation zur Berechnung der Tropfenaufstiegsgeschwindigkeit vorgestellt.

Abstract

The results of an experimental and numerical investigation of an organic toluene droplet rising in a continuous aqueous phase are presented. The experiments were carried out in a small-scale, high-speed measuring unit. The numerical simulations were performed with the aid of the level set method implemented in the commercial CFD tool COMSOL Multiphysics 3.3a. Both measured and simulated terminal velocities are found to be in excellent agreement and match recent results. Moreover, the deviation from the spherical form is captured very well for different droplet sizes. Based on the experimental and numerical data obtained, an improvement of an existing terminal velocity correlation is suggested.

Ancillary