Entwicklung eines Makroviskosimeters zur Bestimmung des rhelogischen Verhaltens von Fermenterflüssigkeiten in Biogasanlagen und Analyse durch CFD-Methoden


Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Kalibrierung einer neuen Art von Viskosimeter, welches in der Lage ist, die rheologischen Eigenschaften von Fermenterflüssigkeiten in Biogasanlagen zu messen. Um das Mischverhalten von großen Biogasfermentern mit Hilfe von CFD-Methoden zu optimieren, ist es notwendig über Stoffdaten zu verfügen, welche die Eigenschaften der Flüssigkeit beschreiben. Typische Fermenterflüssigkeiten beinhalten große Mengen organische und anorganische Partikel (bis zu 12%) mit Partikelgrößen und Faserlängen, welche in einer großen Bandbreite variieren und ein nichtnewtonsches Verhalten aufzeigen. Gewöhnliche Viskosimeter scheitern daran, verlässliche Resultate zu liefern, wenn eine Flüssigkeit Partikel oder Fasern mit einem Durchmesser oder einer Längenskala in der Größenordnung der Spaltbreite enthält. Da Flüssigkeiten, welche hohe Mengen an Fasern enthalten, die Tendenz haben, sich abzuscheiden und abzulagern, wird Drehkörper durch einen Blattrührer ersetzt, um eine homogene Vermischung der suspendierten Partikel sicherzustellen. Der Aufbau dieses Makroviskosimeters erlaubt Messungen der rheologischen Eigenschaften der Flüssigkeiten, welche Partikeln enthalten, deren Durchmesser bei 10mm liegt und deren Fasern eine Maximallänge von 30mm haben.


Vergleich der Wirbel in Glycerin (a), Xanthan 0.25 (b), Xanthan 0.35 (c) und Xanthan 0.55 (d)

 

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