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Experimentelle Charakterisierung

Die experimentelle Charakterisierung der mikrostrukturierten Mischer des IMVT und der darin ablaufenden Vermischungsvorgänge mit konkurrierenden chemischen Reaktionen wird in der Gruppe LIQ betrieben. Dazu wird hauptsächlich die Iodid-Iodat-Methode, die auch unter der Bezeichnung Villermaux-Methode, Villermaux-Dushmanreaktion etc. bekannt ist, verwendet. Diese Untersuchungsmethode, die urspünglich zur Charakterisierung gerührter Laborbehälter entwickelt [Fournier1996a,b] wurde, ist die in der wissenschaftlichen Literatur sowohl für gerührte Laborbehälter als auch für Strömungsmischer [Panic2004] die am weitesten verbreitete Methode, die sich dem Prinzip der konkurrierenden chemischen Reaktionen bedient. Mischer und Vermischungsvorgang werden dabei über Triiodidkonzentrationen in den resultierenden Gemischen charakterisiert. Hohe Triiodidkonzentrationen in den resultierenden Mischungen werden dabei als das Resultat von weniger effektiven Vermischungsvorgängen interpretiert. Auf diese Weise können mit der Iodid-Iodat-Methode Parameterstudien über den Einfluss von Strukturdetails auf den Verlauf der Vermischung durchgeführt werden [Kölbl 2008a, 2010]. Desweiteren kann diese Untersuchungsmethode zur Diskriminierung von Mischmodellen verwendet werden [Fournier1996a,b]. Dazu sind allerdings verlässliche kinetische Daten der Dushmanreaktion nötig [Bourne2008], welche experimentell schwierig zugänglich sind [Kölbl2008b].

Zwei Mischertypen wurden am IMVT näher untersucht: sog. V-Mischer [Kölbl2008a] und mikrostrukturierte Zyklonmischer [Kölbl2010].

Die V-Mischer des IMVT wurden intensiv bezüglich deren Skalierbarkeit untersucht. Die Skalierbarkeit wurde bezüglich der Durchflüsse, Druckverlust und Viskositäten der Medien für einen jeweils gewissen Bereich experimentell nachgewiesen und waren durch die Größe der Labormischer limitiert. Bei Skalierung der Bauteilgrößen selbst erwarten wir einen weit größeren Bereich skalierbarer Betriebsbedingungen. Entsprechende Untersuchungen zur Skalierung mikrostruktrierter Zyklonmischer stehen am Anfang. Der Vergleich unseren bisher erzielten experimentellen Ergebnisse mit den Resultaten numerischer Simulationsrechnungen (CFD) zeigen vielversprechende Ergebnisse.

  • [Fournier1996a]
    M.C. Fournier, L. Falk, and J. Villermaux:
    A new parallel competing reaction system for assessing micromixing efficiency - experimental approach
    Chemical Engineering Science 51(1996)5053-5064.
  • [Fournier1996b]
    M.C. Fournier, L. Falk, and J. Villermaux:
    A new parallel competing reaction system for assessing micromixing efficiency - determination of micromixing time by a simple mixing model
    Chemical Engineering Science 51(1996)5187-5192.
  • [Panic2004]
    S. Panic, S. Loebbecke, T. Tuercke, J. Antes, and D. Boskovic:
    Experimental approaches to a better understanding of mixing performance of microfluidic devices
    Chemical Engineering Journal 101(2004)409-419.
  • [Kölbl2008a]
    A. Kölbl, M. Kraut, K. Schubert:
    The Iodide Iodate Method to Characterize Microstructured Mixing Devices
    AIChE Journal 54, 639-645.
  • [Kölbl2010]
    A. Kölbl, M. Kraut und A. Wenka:
    Experimental Parameter Study on Cyclone Type Mixers
    International Conference on Microreaction Technology (IMRET 11), Kyoto, Japan, 8-10. März 2010
  • [Bourne2008]
    J.R. Bourne:
    Comments on the iodide/iodate method for characterising micromixing
    Chemical Engineering Journal 140(2008)638-641.
  • [Kölbl2008b]
    A. Kölbl:
    Further Comments on the Iodide Iodate Reaction Method for Characterising Micromixing
    Chemical Engineering Journal 145(2008)176-177.