Scale-Up

17. - 18. Februar 2021 Online-Seminar Teaserbild

Maßstabsvergrößerung verfahrenstechnischer Prozesse

Der Übergang aus Forschung und Entwicklung in den industriellen Maßstab ist nach wie vor komplex, zeitaufwändig und teuer – und häufig mehr eine Kunst als ein Handwerk. Viele Apparate und Maschinen, in denen die Prozesse zunächst entwickelt werden, sind Unikate und müssen in der Regel im Maßstab vergrößert werden. Da spezifische Oberflächen und Durchmesser umgekehrt proportional zueinander sind, ist das aber nicht trivial, denn eine einfache „Hochrechnung“ des Wärme- und Stofftransports auf Basis physiko-chemischer Modelle ist in der Regel nicht möglich.

Hier kann die Ähnlichkeitstheorie bzw. Dimensionsanalyse einen wichtigen Beitrag leisten. Dabei werden Kennzahlen und Funktionen abgeleitet, die von der Geometrie, den Prozessparametern und den Stoffwerten unabhängig sind. An Modellapparaten und mit Hilfe von Modellsubstanzen ermittelte Beziehungen sind im Rahmen der experimentellen Gültigkeitsbereiche beliebig skalierbar. Die wertvollsten Informationen liefern jedoch die Proportionalitäten, die zwischen den dimensionslosen Kenngrößen bestehen. Sie sind durch eine große Anzahl von Experimenten gesichert und damit sehr verlässlich.

Ein Beispiel ist die Proportionalität Nu ~ Re0,67 für den Wärmeübergang in Rührwerksbehältern. Auf Basis dieser gesicherten Proportionalitäten können Parameter, die in Miniplants, Pilotanlagen und Anlagen anderer Kapazitäten gemessen werden, mit großer Genauigkeit umgerechnet bzw. skaliert werden.

Lernziel

Programm

Dozent

Zielgruppe

Form der Wissensvermittlung

Teilnehmergebühr


Bildquelle: Stitt, E.H. Chem.Eng. J. 90 (2002) 47

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