Numerische Untersuchung einer Flüssig/flüssig-Pfropfenströmung in einem Mikrokapillarreaktor

Numerical Study of a Liquid-Liquid Slug Flow in a Capillary Microreactor

Authors

  • Ina Dittmar,

    Corresponding author
    1. TU Dortmund, Bio- und Chemieingenieurwesen, Strömungsmechanik, Emil-Figge-Straße 68, 44227 Dortmund, Deutschland
    • TU Dortmund, Bio- und Chemieingenieurwesen, Strömungsmechanik, Emil-Figge-Straße 68, 44227 Dortmund, Deutschland
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  • Prof. Dr.-Ing. Peter Ehrhard

    1. TU Dortmund, Bio- und Chemieingenieurwesen, Strömungsmechanik, Emil-Figge-Straße 68, 44227 Dortmund, Deutschland
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  • Basierend auf einem Vortrag auf dem Jahrestreffen der Fachausschüsse Mehrphasenströmungen und Mischvorgänge, Weimar, 15./16. März 2012.

Abstract

Die Hydrodynamik einer Flüssig/flüssig-Pfropfenströmung in einem Mikrokapillarreaktor zeichnet sich durch komplexe Wirbelstrukturen in der dispersen und in der kontinuierlichen Phase aus. Die komplexe Strömung in diesem zweiphasigen Flüssig/flüssig-System wird mithilfe der Finiten-Volumen-Methode und die Grenzfläche mithilfe einer modifizierten Level-set-Methode behandelt. Die Bewegung kleiner Katalysatorpartikel wird zudem durch die Anwendung einer Euler- Lagrange-Methode erfasst. Es zeigt sich, dass die Katalysatorpartikel in dem betrachteten Bereich unter Vernachlässigung der Schwerkraft der Strömung nahezu ideal folgen. Eine Berücksichtigung der Schwerkraft bewirkt eine Relativbewegung zwischen dem Fluid und dem Partikel.

Abstract

The hydrodynamics of a liquid-liquid slug flow in a capillary microreactor is characterized by a complex vortex structure in both the disperse and the continuous phase. In order to study the complex flow physics of this two-phase liquid-liquid system, a finite-volume method is engaged, in combination with a modified level set method for the representation of the interface. The movement of small catalytic converter particles is additionally captured by means of an Euler-Lagrange method. The catalytic converter particles appear to perfectly follow the streamlines as long as gravitational forces are neglected. In presence of gravity, though, a relative movement of fluid and particles is observed.

Ancillary