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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Dr.-Ing. Lutz Böhm

Lupe

PostDoc / Habilitand

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Arbeitsgebiet / Leiter der Arbeitsgruppe
Transportvorgänge in reaktiven Newtonschen und nicht-Newtonschen Mehrphasensystemen

Drittmittelprojekte ([Mit-]Verantwortlicher, offiziell)
DFG Gepris
SFB/TR63 - InPROMPT
SPP1740 - Reactive Bubbly Flows
SPP1934 - DiSPBiotech

Veröffentlichungen
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Dissertation
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Lehre
Physikalische Chemie (VL, SoSe)
Energie-, Impuls- und Stofftransport IIB (IV)
Membranverfahren (VL, WiSe)

Vertretungsweise/unregelmäßig/früher:
Energie-, Impuls- und Stofftransport IIA (VL)
Verfahrenstechnik I und II (VL/UE)
Seminar zur Verfahrenstechnik I und II (Sprechstunde zur Vorbereitung auf die mündliche Prüfung VT)
Rechnergestützte Problemlösungen für die verfahrenstechnische Praxis (IV)
Betrieb verfahrenstechnischer Maschinen und Apparate (PR)
Projekt Verfahrensplanung

Organisation
ERASMUS Beauftragter
Hauptamtliches Mitglied der Statusgruppe "Akademische Mitarbeiter" im Fakultätsrat der Fakultät III
Hauptamtliches Mitglied der Statusgruppe "Akademische Mitarbeiter" im Hauptausschuss der Fakultät III
Hauptamtliches Mitglied der Statusgruppe "Akademische Mitarbeiter" in der AG Frauenförderplan

Bachelor-/Masterarbeiten

Aktuelle Ausschreibungen von Bachelor-/Masterarbeiten sind hier zu finden.

Motivation

In vielen biologischen und chemischen Prozessen sind mehrphasig betriebene Apparate maßgebliche Teilschritte der Prozesskette. Je nach Anwendung sind Energie-, Impuls- und/oder Stofftransport das Ziel des Vorgangs im jeweiligen Apparat. Da in realen Prozessen häufig nicht-Newtonsches Verhalten der kontinuierlichen Phasen anzutreffen ist, macht dies die Beschreibung der Vorgänge noch komplizierter. Aber auch für Newtonsche Systeme ergibt sich durch die Deformierbarkeit von fluiden Tropfen auch heute noch Forschungsbedarf grundlegendster Vorgänge.

Untersuchungen

Am Fachgebiet gibt es diverse Forschungsprojekte, die sich speziell mit dem Impuls- und Stofftransport in mehrphasigen Systemen beschäftigen. Dies umfasst numerische und experimentelle Untersuchungen der Fluiddynamik von fluiden Einzeltropfen (flüssige Tropfen und Blasen, im Folgenden nur noch Tropfen genannt), u.a. mit rheologischen Fragestellungen, und Untersuchungen zu Koaleszenz und Bruch von fluiden Tropfen mit einzelnen Tropfen und Tropfenschwärmen zur Verbesserung der Beschreibung durch Populationsbilanzen. Im Bereich des Stofftransports gibt es diverse Projekte, die sich u.a. mit dem Einfluss von oberflächenaktiven Stoffen (Tenside, Salze, aber auch Nanopartikel) beschäftigen, u.a. auch wieder mit rheologischen Fragstellungen.

Im Rahmen dessen gibt es u.a. Beteiligungen an folgenden Projekten:

SPP1740 - Reactive Bubbly Flows

SPP1934 - DiSPBiotech - Dispersitäts-, Struktur- und Phasenänderungen von Proteinen und biologischen Agglomeraten in biotechnologischen Prozessen

SFB/TR63 - inPROMPT - Integrated Chemical Processes in Liquid Multiphase Systems

BMWi ERICAA - Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern

AiF ZIM - SPI- Smart Process Inspection

und weitere

Als Messtechniken werden u.a. die laserbasierte Messtechnik Particle Image Velocimetry, Hochgeschwindigkeitskameras und die elektrochemische Elektrodiffusionsmethode (EDM) verwendet. Die damit gewonnen Daten können auch zum Vergleich mit CFD Simulationen herangezogen werden (Abb.1). Im Zuge der Projekte gibt es eine Zusammenarbeit mit verschiednen internationalen Partnern wie dem Department of Civil Engineering der University of British Columbia, Vancouver, Canada, und dem Institute of Chemical Process Fundamentals der Academy of Sciences of the Czech Republic.

Beispielhafte Ergebnisse aus der Promotionszeit

Abb. 1 Beispielhafte Ergebnisse verschiedener Messtechniken
Lupe

Numerische Untersuchungen

Numerische Untersuchungen von mehrphasigen Systemen werden aktuell mit dem Programm OpenFOAM durchgeführt. Dabei steht die Fluiddynamik und der Stofftransport von Blasen in eine nicht-Newtonsche Kontiphase im Vordergrund.

In der Vergangenheit wurde auch das kommerzielle Computational Fluid Dynamic (CFD) Programm „Fluent“ unter Einbindung von User Defined Functions (UDF) verwendet. UDFs sind auf die Programmiersprache „C++“ basierende Unterprogramme, die durch ihre Implementierung in diesem Projekt die Verringerung der Rechenzeit bei Erhöhung der Ergebnisqualität ermöglichen.

Im Rahmen der CFD Simulationen wurde der Aufstieg von Blasen in Flüssigkeit betrachtet. Dabei wurde im Speziellen das Augenmerk auf die Schubspannung (Abb.2), die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit und die Strömungsverhältnisse gelegt.

Beispielhafte numerische Ergebnisse aus der Promotionszeit

Abb.2 Schubspannungsergebnisse aus numerischen Simulationen
Lupe

Publikation im IJMF als Audioslides



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