15 Fakultätsübergreifend / Sonstige Einrichtung

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1975 - 197911990 - 20003

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    Dynamic modelling of multitubular catalytic reactors
    (1991) Stankiewicz, Andrzej; Eigenberger, Gerhart
    This paper presents a study on modelling and simulation of transient operational characteristics in multitubular fixed-bed reactors. The dynamic model of the reactor is based on a porous body approach which regards the intertubular space as a pseudo-homogeneous environment. Such an approach permits to take into account most factors in the geometrical design of the unit and thus to study the influence of various shell-side geometrical and operational parameters on the reactor behaviour. Based on the model, the dynamic responses of the two most common industrial reactor designs, i.e. the parallel flow unit with distributing plates and the crossflow reactor with disk-and-doughnut baffles have been investigated and compared. In addition, some problems of correct space discretization and use of time-dependent regridding procedures, are discussed.
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    ItemOpen Access
    Catalyst poisoning and fixed bed reactor dynamics
    (1975) Weng, Hung Shan; Eigenberger, Gerhart; Butt, John B.
    The poisoning kinetics of thiophene on Ni-kieselguhr catalysts and the deactivation behavior of nonisothermal fixed bed reactors have been studied experimentally using benzene hydrogenation as a model exothermic reaction. The time dependent axial temperature profiles in the reactors were measured and compared with values evaluated from a dispersion model, the parameters of which have been determined in separate experimentation. Poisoning kinetics were measured in a series of differential reactor experiments at atmospheric total pressure, thiophene partial pressures of 0·037-0·19 torr, hydrogen to benzene molar ratios >8/1 and temperatures from 60-180°C. Excellent agreement was found with a power law equation for the rate of change of activity with time, first order in catalyst activity and in thiophene concentration, with an experimental activation energy of 1080 kcal/kmole. This correlation of poisoning kinetics, however, was not able to predict the propagation of the zone of activity (hot-spot) on poisoning of an integral fixed bed reactor. Initial (steady state) temperature profiles were modeled satisfactorally, but the rate of migration of the hot spot was found experimentally to be more rapid than that predicted from the correlation of poisoning kinetics. A semi-empirical two site deactivation model is shown to resolve the discrepancy.
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    H∞-control of differential-algebraic-equation systems
    (1998) Rehm, Ansgar; Allgöwer, Frank
    In this paper H∞ control of high index and non-regular linear differential-algebraic-equation systems is addressed. Based on a generalization of the bounded real lemma (BRL) to index one systems, all linear output feedback controllers in standard, ie non-descriptor, state space form solving the H∞ control problem can be characterized via biaffine matrix inequalities (BMIs). In a second step a congruence transformation and a subsequent change of variables show that certain linear matrix inequalities (LMIs) necessarily must hold in order to admit a solution of the H∞ control problem. However, these conditions are not sufficient. Necessary and sufficient conditions for the existence of a controller solving the H∞ control problem are derived as BMIs of reduced order compared to the original characterization via the BRL. The approach is illustrated by a simple example.
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    Strömungs- und Transportvorgänge in gewellten Kanälen mit ineinanderliegender Anordnung der Wände
    (2000) Gschwind, Peter; Kottke, Volker (Prof. Dr.-Ing. habil.)
    Strömungskanäle aus sinusförmig gewellten Platten in ineinanderliegender Anordnung finden z.B. als Plattenwärmeübertrager in der Lebensmitteltechnik Anwendung. Gegenüber dem ebenen Spalt wird hier eine Erhöhung der Wärme- und Stoffübertragung bei moderatem Druckverlust und kompakter Bauweise angestrebt. In einer Analyse werden Strömungsvorgänge, Druckverlust sowie Wärme- bzw. Stoffübergang im technischen Anwendungsbereich dieser Strukturen untersucht. Dabei werden die dimensionslosen Geometrieparameter Wellenlänge lambda/a zwischen 3.56 und 14.25 und die Spalthöhe s/a zwischen 1 und 4 variiert. Die Experimente werden für Reynolds-Zahlen zwischen 50 und 2000 durchgeführt. Im Übergangsbereich zur Turbulenz führt eine zentrifugale Instabilität im Bereich der konkaven Oberflächenbereiche zur Anfachung von Längswirbeln. Die Zentrifugalkräfte, die den Wirbel anregen, lassen sich in einem Stabilitätsdiagramm darstellen. Strömungsvorgänge und Existenzbereich dieser Längswirbel in gewellten Spalt- werden durch die Laser-Sheet-Technik visualisiert sowie durch Laser-Doppler-Anemometrie quantifiziert. Die Sichtbarmachung der Wandvorgänge über Methoden konvektiver Stoffübertragung gestattet eine Übersicht über den Existenzbereich dieser Wirbel sowie über die Strömungsvorgänge bei den unterschiedlichen Geometrie- und Strömungsparametern. Der Anfachungs- und Dämpfungsmechanismus der Wirbel wird untersucht und der Einfluß von Störungen auf die Wirbelentstehung untersucht. Eine erhöhte Effizienz der ineinanderliegenden Struktur auf Grund der Wirbel läßt sich nicht nachweisen. Bei größerem s/a tritt für ineinanderliegender und symmetrischer Anordnung bei transitionaler Strömung quer zur Strömungsrichtung eine Querinstabilität mit sinusförmiger Stoffübergangsverteilung auf. Die Wellenlänge und der Existenzbereich dieser Instabilität wird angegeben und der Entstehungsmechanismus erklärt.