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Open Access
A reevaluation of fluid flow, heat transfer and chemical reaction in catalyst filled tubes
(1992) Daszkowski, Thomas; Eigenberger, Gerhart
The problem of heat transfer through the wall in catalyst filled tubes with a tube to particle diameter ratio greater than 4 - 5 and industrial flow rates with and without chemical reaction has been reevaluated through detailed experiments and model calculations. The results confirm and extend findings of Vortmeyer et al. that reaction and heat transfer can only be modeled with independently determined parameters if the radial variation of the axial mass flow velocity is properly considered. In this case the wall heat transfer coefficient hw, and the effective conductivity λr are independent of lenght and have values about 20 to 40 % lower than those obtained from available correlations that are based upon plug flow.
Open Access
Regelmäßige Katalysatorformkörper für technische Synthesen
(1993) Eigenberger, Gerhart; Kottke, Volker; Daszkowski, Thomas; Gaiser, Gerd; Kern, Hans-Joachim
Regelmäßige Katalysatarformkörper in der Form von sogenannten Monolithkatalysatoren mit geraden, parallelen Kanälen haben bei der Abgasreinigung und der Entstickung von Kraftwerksabgasen die bisher üblichen Katalysatorschüttungen weitgehend verdrängt. Ihr wesentlicher Vorteil ist der niedrige Druckverlust bei großer äußerer Katalysatoroberfläche und - im Vergleich zu Zufallsschüttungen - sehr gute Reproduzierbarkeit in der Formgebung und dem Betriebsverhalten. Diese Vorteile machen regelmäßige Katalysatorfarmkörper auch für chemische Synthesen außerordentlich interessant. Solche Monolithkatalysatoren mit geraden, parallelen Kanälen eignen sich allerdings wegen ihres ungenügenden radialen Misch- und Ausgleichsverhalten nur für adiabaten Betrieb. - In einer eingehenden Analyse werden deswegen Monolithe mit geraden, quadratischen und rechteckigen Kanälen, gewellte Strukturen in gekreuzter Anordnung, Flügelstrukturen für runde Rohre sowie Schüttungen aus Kugeln, Strängen und Zylindern untersucht. Ziel der Arbeiten ist es, die verfahrenstechnischen Parameter verschiedener technischer Katalysatoren zu analysieren, um daraus Maßnahmen für eine gezielte Verbesserung der Formgebung abzuleiten. Die Sichtbarmachung und Bestimmung der örtlichen Stoff- und Wärmeübertragung in der Struktur und an den wärmeübertragenden Wänden liefert in Verbindung mit dem örtlichen Mischverhalten einen direkten Vergleich über die Effektivität der Strukturen. Über die mathematische Modellbildung mit und ohne chemische Reaktion lassen sich sowohl für die adiabate als auch die isotherme Reaktionsführung die wesentlichen Informationen gewinnen, wie sie für eine optimale Auslegung von Katalysatorformkörpern in der chemischen Synthese und in der Umwelttechnik notwendig sind.
Open Access
Zum Einfluß einer genaueren Strömungsmodellierung auf die Beschreibung von Festbettreaktoren
(1990) Daszkowski, Thomas; Eigenberger, Gerhart
Zur Modellierung und Berechnung von katalytischen Festbettreaktoren gibt es eine große Anzahl von Arbeiten.Dabei ergibt sich, daß bereits recht einfache Modelle das qualitative Verhalten technischer Reaktoren zutreffend beschreiben. Für eine zutreffende quantitative Beschreibung müssen aber in der Regel sowohl die kinetischen Parameter als auch die Parameter des Wärmetransports an die experimentellen Ergebnisse angepaßt werden. Die Extrapolierbarkeit solcher Modelle auf andere Reaktorkonfigurationen ist damit deutlich eingeschränkt. Ein Grund für die mangelnde Extrapolierbarkeit wird in der unvollständigen Beschreibung der Strömungs- und Wärmetransportvorgänge gesehen.Ziel der vorliegenden Mitteilung ist es, die in den vorstehend genannten Arbeiten benutzten Modellvorstellungen weiterzuentwickeln und ihre Aussagen experimentellen Ergebnissen gegenüberzustellen.