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001005962 245__ $$aMass transfer in falling liquid films$$cvorgelegt von Paul Bandi$$honline
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001005962 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2025
001005962 502__ $$aDissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2024$$bDissertation$$cRheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen$$d2024$$gFak04$$o2024-03-26
001005962 5203_ $$aEs ist bekannt, dass der Stoff- und Wärmeaustausch in welligen Rieselfilmen im Vergleich zu glatten Filmen erheblich verbessert ist. Dennoch sind die zugrunde liegenden kinetischen Phänomene weiterhin nicht vollständig verstanden, da unter anderem hochaufgelöste experimentelle Daten fehlen. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit Experimente durchgeführt, um 2D-Konzentrationsverteilungen in laminaren, welligen Rieselfilmen zu messen. Um diese Experimente durchführen zu können, wurde eine innovative, optische Messtechnik entwickelt. Diese Technik vereint die Methode der planaren laserinduzierten Lumineszenz (PLIL) mit einer modellbasierten Bildverarbeitungsroutine. Zusätzlich wurde ein spezielles Signalmodell für den optischen Indikator hergeleitet. Für die Bildauswertung wurde ein modellbasierter Ansatz gewählt, der alle mathematischen Beschreibungen des Versuchsaufbaus und der PLIL-Methode – einschließlich eines optischen Modells – umfasste. Dieser Ansatz ermöglichte die Simulation verschiedener experimenteller Bedingungen. Dadurch konnten die Grenzen der PLIL-Messmethode sowie die notwendigen Schritte für die Bildauswertung identifiziert werden. Die experimentellen Daten für natürliche und erzwungene wellige Strömungen wurden für verschiedene Reynolds-Zahlen und Reaktorpositionen analysiert. Sowohl die Konzentrationsdaten als auch die Filmdicken wurden integral und lokal ausgewertet. Es zeigte sich ein signifikanter hydrodynamischer Unterschied zwischen der natürlichen und der erzwungenen welligen Filmströmung. Im Allgemeinen war der Stoffübergang in erzwungenen welligen Rieselfilmen etwas erhöht. Dies war auf das Vorhandensein eines Wirbels (Vortex) innerhalb des Wellenberges in den erzwungenen Strömungen zurückzuführen. Zusammenfassend liefert diese Arbeit Einblicke in die komplexen Dynamiken laminarer, welliger Rieselfilme. Ferner zeigt sie den Einfluss unterschiedlicher Strömungszustände sowie die entscheidende Rolle der Hydrodynamik des Wellenberges bei der Intensivierung des Stoffübergangs.$$lger
001005962 520__ $$aIt is well known that mass and heat transfer in laminar wavy film flows is significantly enhanced compared to flat films. However, the underlying kinetic phenomena still need to be fully understood. Therefore, in this work, experiments were conducted to obtain 2D concentration distributions in laminar falling films. A novel optical measurement technique was developed to facilitate these experiments. This technique merged the planar laser-induced luminescence (PLIL) measurement method with a model-based image processing routine. Furthermore, a dedicated lifetime imaging signal model was derived after the experimental characterization of the optical indicator. A model-based approach was selected for image evaluation due to optical boundary conditions within the falling film reactor. A forward model encompassed all mathematical descriptions of the experimental setup and the PLIL method, including an optical model. With this approach, different experimental conditions could be simulated, revealing the PLIL method's limitations and necessary post-processing steps. The experimental data for natural and forced wavy flows were analyzed for different Reynolds numbers and reactor positions. The concentration and film thickness data were evaluated both integrally and locally. A hydrodynamic difference between the natural and forced film flow was discovered here. Generally, a forced film flow yielded slightly better mass transfer rates than a natural flow. The reason for that was the existence of a mixing vortex within the wave hump of a forced flow. The experimental data aligned reasonably well with published correlations and numerical data. In summary, this research sheds light on the complex dynamics of laminar wavy films, demonstrating the influence of different flow configurations and revealing the vital role played by wave hump hydrodynamics in enhancing transfer rates.$$leng
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001005962 536__ $$0G:(GEPRIS)5483677$$aSFB 540 - Modellgestützte experimentelle Analyse kinetischer Phänomene in mehrphasigen fluiden Reaktionssystemen (5483677)$$c5483677$$x1
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