Scale-up in der Verfahrenstechnik

Am ersten Tag wird eine Einführung in die Thematik gegeben und die Vorgehensweise bei der Dimensionsanalyse beschrieben. Es werden die Methoden für das Scale-up behandelt und an Hand einiger Aufgaben verdeutlicht und geübt:

• Druckverlust bei der Rohrströmung eines Fluids
• Wärmetransport-Charakteristik eines Strömungsrohres
• Dimensionslose Darstellung einer Stofffunktion: Dynamische Viskosität
   

Gerade bei komplizierten verfahrenstechnischen Prozessen wird eine Reduzierung auf dimensionslose Zusammenhänge schwierig. Hier arbeitet man mit relativen dimensionsbehafteten Größen. Beim Ansatz technischer Kriterien wird der Zahlenwert einer relativen Prozessgröße gleich gehalten und daraus Betriebswerte für den neuen Maßstab abgeleitet. Beispielsweise wird die aufzuwendende Energie je kg Produkt für den neuen Maßstab gleich derjenigen des alten angesetzt und für ein gleich gutes Ergebnis, z.B. der Mischgüte, der notwendige Impuls des Werkzeugs als Drehzahl ermittelt. Hierzu werden aus Industrieprojekten ausgewählte Prozesse vorgestellt:

• Herstellen von Emulsionen am Bsp. einer Kolloidmühle
• Scale-down eines Produktionsmischers
• Untersuchung der Effektivität und der Mischgüte eines Pulvermischers

Mit Abschluss des Methoden-Kapitels wird die Versuchstechnik besprochen; es werden Überlegungen für den Aufbau praktikabler Rezepte für ein Scale-up/Scale-down mitgeteilt.

Am zweiten Tag liegt der Schwerpunkt darin, die Anwendung der Dimensionsanalyse für ausgewählte Prozesse mit den Teilnehmern zu üben. Es werden mechanische und thermische Operationen präsentiert, für die ein besonderes Interesse der industriellen Praxis an einer Übertragung auf andere Maßstäbe vermutet wird. In diesem Kurs stehen zur Auswahl je nach Interesse:

• Scale-up von Rührprozessen: Antriebsleistung als Zielgröße eines Rührwerks und die Wärmetransport-Charakteristik eines Rührbehälters
• Feinstzerkleinerung am Beispiel der Rührwerkskugelmühle:
  Bruchfestigkeit in dimensionsloser Darstellung, Einflussgrößen beim Einsatz von Rührwerkskugelmühlen bis in den Nano-Bereich. Die Funktions-Prinzipien werden jeweils erklärt, der Zusammenhang von Ursache und Wirkung geklärt, sowie jeweils die Einflussgrößen auf die Effektivität angegeben

Eine Bewertung der Methoden, auch als Diskussion mit den Teilnehmer/innen, sowie ein Ausblick aus Sicht des Referenten, schließen den Kurs ab.

(Die Themen werden jeweils an Hand von Beispielen und Aufgaben demonstriert)

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