Instrumentierte Strömungsfolger zur Prozessdiagnose in gerührten Fermentern

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Obwohl Biogasfermenter, Chemiereaktoren und Kläranlagen weite Verbreitung gefunden haben, weiß man über die darin ablaufenden verfahrens- und energietechnischen Prozesse häufig nur sehr wenig. Das liegt daran, dass das Innere der Anlagen messtechnisch schlecht zugänglich ist. So ist die Installation von lokalen Sonden mit Kabeln und der Einsatz bildgebender Messtechniken, wie z. B. Videometrie, Thermografie oder Prozesstomografie, durch die Behälter selbst und die undurchsichtigen Prozessmedien nur selten möglich. Die Folge davon ist, dass viele Anlagen ineffizient laufen. Nicht selten treten durch mangelnde Kenntnis der hydrodynamischen Bedingungen Instabilitäten des Betriebs und Betriebsstörungen auf, die zu teuren Produktionsausfällen führen. Einen Ausweg bieten autonome Sensorschwärme, die in die Behälter gegeben werden und die als intelligente Strömungsfolger den Stoffflüssen folgen und in allen Bereichen der Reaktoren relevante Prozessparameter aufnehmen können. In diesem Band der Buchreihe "Dresdner Beiträge zur Sensorik" wird ein Konzept für solche instrumentierten, strömungsfolgenden Sensoren zur Erfassung räumlich verteilter Parameter in Mischbehältern vorgestellt. Ergebnisse von Strömungsexperimenten in Rührbehältern und Laborfermentern zeigen ihre Eignung für die Charakterisierung hydrodynamischer und thermodynamischer Prozessbedingungen, insbesondere der Homogenität, der Zirkulationsströmung, der Strömungsdynamik sowie des Suspensionsverhaltens. Weiterhin wird gezeigt, dass sich daraus Parameter für entsprechende Misch- und Rührwerksmodelle bestimmen lassen, die eine Verbesserung sowohl der konstruktiven Gestaltung der Reaktoren als auch der Prozessführung ermöglichen.