Untersuchungen zum Wärmetransport in flüssigkeitsdurchströmten Schüttungen

FUllk5rperkolonnen werden in der chemischen Industrie fUr kata lytische Reaktionen eingesetzt. FUr den Ablauf der Reaktionen ist die Temperatur der SchUttung von maBgebender Bedeutung. Dies verlangt fUr die warmetechnische Auslegung eines solchen Reaktors die genaue Kenntnis der GesetzmaBigkeiten der Warme Ubertragung. Seit Uber 40 Jahren ist man daher bemUht, Gesetze fUr die warrneUbertragung in einem SchUttungsrohr aufzustellen. Bei den ersten Untersuchungen stellte man einen groBen Tempera turgradienten an der Wand fest und teilte daraufhin zweckmaBiger weise die SchUttung in einen Kernbereich mit einem Kernwider stand und einen Wandbereich mit einem Wandwiderstand ein /1, 2/. Die bisherigen Versuche erbrachten weitgehend Ubereinstirnrnende Ergebnisse fUr die Transportkoefffizienten im Kernbereich von durchstr5mten SchUttungen. Die ermittelten WandwarmeUbergangswiderstande sind dagegen in zweierlei Hinsicht unbefriedigend. Einmal weisen die Ergebnisse sehr groBe Streuungen auf, zurn anderen wird irnrner wieder von einer Langenabhangigkeit der MeBwerte berichtet. Diese Langenabhangigkeit steht im Gegensatz zu der theoretischen Uberlegung, daB in einer SchUttung die Dicke der sich an der Wand ausbildenden Temperaturgrenzschicht durch die GroBe der SchUttungspartikel an der Wand bestirnrnt wird. Bei einer statisti schen Verteilung der Partikel, wie sie bei SchUttungen fililicher weise auf tritt, bedeutet dies, daB nach einer relativ kurzen An laufstrecke der WarmeUbergang langs der Wand konstant bleiben mUBte. Dieser Widerspruch zwischen theoretischer Vorstellung und Expe riment laBt sich auf die in den Auswertemethoden gemachten Ver einfachungen zurUckfUhren. Dabei ist die Vernachlassigung der Randgangigkeit einer durchstromten SchUttung bei Annahme eines Kolbenprofils von entscheidender Bedeutung.