Weiterentwicklung eines Simulationsmodells zur Beschreibung der Aerosolbildung in Gaswäschern

Unerwünschte Aerosolbildung kann bei der Reinigung von mit anorganischen Säuren belasteten Abgasen zur erheblichen Verschlechterung der Abscheideleistung führen (Schaber 1995). Dies führt zu zusätzlichem Aufwand und Kosten für Abscheidung des schadstoffbelasteten Nebels mit Tropfen im unteren Mikrometerbereich.
Das hier vorgestellte Simulationsprogramm AerCoDe berechnet den simultanen Stoff- und Wärmeaustausch zwischen Gas- und Flüssigphase in Kontaktapparaten und führt zusätzlich eine oder mehrere Aerosolphasen durch heterogene bzw. homogene Kondensation ein. Das örtlich eindimensionale Modell basiert auf den ort- und zeitabhängigen Bilanzgleichungen für Masse und Energie und liefert ein System partieller Differentialgleichungen. Die Bilanzgleichungen sind durch den Wärme- und Stofftransport, der sowohl zwischen Gas und Flüssigkeit, als auch zwischen Gas und Aerosol berechnet wird, miteinander verknüpft (Ehrig et al. 2002). Hierfür sind verschiedene Füllkörpermodelle hinterlegt. Mit der vorliegenden Implementierung lassen sich Stoffdaten beliebiger Multikomponentengemische in die Berechnung einbinden. Das Programm erlaubt Vorhersagen über den Sättigungsverlauf, als Indikator für das Auftreten spontaner Aerosolbildung, und über Größe und Zusammensetzung der Aerosoltropfen entlang des Prozesspfades.
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Bei der Auslegung von Gasreinigungsanlagen können mit dem Simulationswerkzeug Vorhersagen über die Aerosolentstehung im Prozess getroffen werden. Neben dem Schadstoffaustrag über den Aerosolnebel kann so auch ein kritischer Betriebspunkt berechnet werden, an dem die Aerosolbildung komplett verhindert wird. Mit Einführung polydisperser Kondensationskeime sind nun auch Untersuchungen zur Entwicklung der Tropfengrößenverteilung bei heterogener Kondensation möglich, die ebenfalls im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt werden sollen.