Numerische Simulation des Mischvorganges von vier vollständig mischbaren Phasen in zwei verschiedenen Biogasfermentern


In dieser Arbeit soll das Einmischverhalten von vier, am Beginn vollständig getrennten, flüssigen Phasen in einem Biogasfermenter bestimmt werden. Das Einmischverhalten wird dabei mit numerischen Methoden, basierend auf einem Euler-Euler-Modell berechnet. Dieser Bericht basiert im wesentlichen aus der noch nicht veröffentlichten Präsentation des Projektes AD-CFD, finanziert durch den FFG.
Die Durchmischung in Bioreaktoren ist ein sehr wichtiger Faktor für die Leistungsfähigkeit der Biogasproduktion. Der Biogasprozess läuft in vier Stufen ab. In jeder dieser Stufen werden Bakterien eingesetzt die jeweils andere pH-Konzentrationen und Nährstoffe benötigen. Daher ist in diesen Fermentern eine gute Durchmischung entscheidend für eine hohe Ausbeute an Biogas. Für die Simulation wurden zwei bestehende Anlagen gewählt. Die erste Anlage wurde in Reidling von der Firma AAT errichtet. Die zweite Anlage befindet sich in Strem und wurde von der Firma Thöni gebaut. Diese beiden Firmen, sowie die Betreiber der beiden Biogasanlagen waren Projektpartner in AD-CFD. In Reidling wurde ein Propellerrührwerk und ein vertikales Paddelrührwerk installiert, in Strem zwei horizontale Paddelrührwerke. Diese Anlagen wurden in ein numerisches Modell übergeführt und die Einmischung der Phasen berechnet. Der gewählte Solver ist Fluent 6.3.26TM. Zur Bestimmung der Mischgüte wurde die Standardabweichung der Phasenzusammensetzung in jeder Zelle des numerischen Gitters berechnet und ein Mittelwert bestimmt. Der zeitliche Verlauf dieses Mittelwerts wurde verfolgt. Sobald er ein Minimum erreicht, ist die beste, technisch erreichbare Mischgüte, im Fermenter erzielt.


Phasen in der Mehrphasensimulation Reidling

 

top