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Reaktoren für heterogene Reaktionen

Wärmeübergang

Der Wirbelschichtreaktor lässt sich im Gegensatz zum Festbettreaktor verhältnismäßig leicht isotherm betreiben, selbst wenn große Wärmemengen zu- oder abgeführt werden müssen. Grund dafür sind die in der Wirbelschicht zu erreichenden hohen Wärmeübergangskoeffizienten α = 150-300 W m -2 K -1 zwischen dem fluidisierten Feststoff und den Rohren, Rohrbündeln oder Platten. Der Wärmeübergangskoeffizient α hängt von der

  • Partikelgröße dp
  • der Gasgeschwindigkeit u
  • sowie der Wärmeleitfähigkeit des Gases λ ab.

Der Wärmeübergangskoeffizient α steigt beim Überschreiten des Wirbelpunkts sprunghaft an, durchläuft ein Maximum und fällt mit zunehmender Porosität ε (Lückengrad) der Wirbelschicht wieder ab. Im Maximum erreicht der Wärmeübergangskoeffizient α ein Vielfaches des im Festbett beobachteten Wertes.

Abb.1
Typischer Verlauf des Wärmeübergangskoeffizienten α Wirbelschicht/Wand mit steigender Strömungsgeschwindigkeit u

Zudem lassen sich im Gegensatz zum Festbett sehr hohe Temperaturdifferenzen zwischen Bett und Wand einstellen, so dass praktisch keine Temperaturprofile im Inneren der Wirbelschicht auftreten.

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