Transport anhaftender sekundärer Flüssigkeiten durch wellige Primärfilme – Entwicklung einer adaptiven Messmethode und einer Parametrisierung der Einflussfaktoren

Häufig werden Flüssigkeitsfilme eingesetzt, um z. B. anhaftende, nicht-mischbare Fluide in Bewegung zu versetzen, so z. B. bei der Lackiertechnik (two-layer coating), bei der Ölabscheidung, bei der Dreiphasenrektifikation oder bei Absorptionsverfahren. Insbesondere bei der Reinigung in der Lebensmittel- und Pharmazeutischen Industrie (Cleaning- bzw. Washing-in-Place (CIP/WIP)) werden häufig Flüssigkeitsfilme eingesetzt. Das Anwendungsproblem ist die bislang fehlende detaillierte Parametrisierung der Einflussfaktoren auf die Mobilisierung der anhaftenden Fluide durch den Film. Hinsichtlich der Wirkweisen und Effizienz ist man bislang im Wesentlichen auf Erfahrungswerte bei der Anlagengestaltung angewiesen. In diesem Projekt wird eine parametrisierte, kennzahlbasierte Beschreibung des Mobilisierungsgrads der sekundären, anhaftenden Phase durch wellige Primärfilme („Reinigungseffizienz“) erarbeitet, die von KMU direkt für die Auslegung eines Verfahrens oder eines technischen Apparates genutzt werden kann. Durch KMU aus der Simulationsbranche kann eine Umsetzung in ein Simulationstool erfolgen, um präzisere Korrelationen zwischen Parameterraum und (Reinigungs-) Effekt in z. B. eine Vorauslegung einer Anlage einfließen zu lassen. Da u.a. die Wandschubspannung, also der Geschwindigkeitsgradient, einen direkten Effekt auf die Transportrate hat, ist eine hochauflösende Strömungsmessung mit einer Messung durch die offene, fluktuierende Flüssigkeitsoberfläche erforderlich. Daher wird im Projekt als zweites Ziel eine Strömungsmesstechnik mit Aberrationskorrektur entwickelt, welche die unerwünschten Effekte der Lichtbrechung reduziert und zeitlich und örtlich hochauflösende dreidimensionale Untersuchungen von Mehrschicht-Strömungen mit bewegten Oberflächen/Phasengrenzflächen ermöglicht. Dabei können sowohl das 3D-Messsystem wie auch die Aberrationskorrektur von KMU aus der Messtechnik-Branche zu einem seriennahen Produkt weiterentwickelt werden.