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A. Hansal:
"Modellbildung zur Berechnung der Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit in einem Airlift-Schlaufenreaktor";
Supervisor: S. Braun; Institut für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung, 2016; final examination: 09-28-2016.

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Modells zur Berechnung der Fließgeschwindigkeit des Trägerfluids in einem Bioreaktor namens "Hanging Gardens" der Fa. Ecoduna AG in Bruck an der Leitha, der nach dem Prinzip einer Airliftpumpe betrieben wird. Diese auch Mammutpumpe genannte Vorrichtung dient der Förderung von Flüssigkeit auf ein höheres Niveau, wobei am Boden einer Flüssigkeitssäule Gas eingebracht und die Flüssigkeit dadurch in Bewegung gesetzt wird. Dieses Modell ermöglicht es, ausgehend von den physikalischen Stoffeigenschaften der Fluide sowie den Konstruktionsmaßen der Anlage, eine Abschätzung für die gesuchte Geschwindigkeit zu erhalten. Dazu wird zunächst die Gasblasenentstehung an einer Düsenbohrung betrachtet und es werden unterschiedliche Konzepte zu ihrer Berechnung vorgestellt. Anschließend wird das Aufstiegsverhalten einer einzelnen Gasblase in einer Flüssigkeitssäule untersucht. Zur Aufstellung des Gleichungssystems wird das Mehrphasensystem durch ein Einphasensystem des Gemisches ersetzt. Aus diesen Gleichungen wird die Fluidgeschwindigkeit gewonnen, welche für die Algenkultivierung wesentlich ist. Abschließend wird der Einfluss der einzelnen Konstruktionsparameter auf dieselbe diskutiert. Dabei hat sich herausgestellt, dass das Modell erwartungsgemäß sensibel auf eine Änderung des Bohrungsquerschnitts der Gaszufuhröffnungen und des Überdrucks in der Gaszufuhr sowie der Bohrungsanzahl reagiert, während eine Änderung der Säulenhöhe oder des betrachteten Strömungsquerschnitts nur einen geringen Einfluss hat.