Untersuchung der optischen Gegebenheiten in einem rohrförmigen Rieselfilmreaktor

In mehrphasigen Kontaktapparaten, wie zum Beispiel Absorbern oder Fallfilmreaktoren, tritt die flüssige Phase als dünner welliger Film an den Wänden der Einbauten auf. Diese Welligkeit des Films verursacht eine erhebliche Intensivierung des Stoff- und Wärmetransports. Die diesem Effekt zugrundeliegenden kinetischen Phänomene sind bislang jedoch noch nicht vollständig verstanden und aufgeklärt worden. Zur Aufklärung dieser kinetischen Phänomene eignen sich nichtinvasive, optische Messmethoden.

Ein optisches, zweidimensionales Messsystem zur experimentellen Bestimmung des Stofftransports in einem Rieselfilm befindet sich in Entwicklung. Dabei wird ein Volumenelement des Rieselfilms flächig mit Laserlicht angeregt, und die entsprechenden Lichtemissionen werden mit einer geeigneten Kamera aufgenommen. Dieser komplexe optische Aufbau (Brechung, Reflexionen und Streuung an der bewegten Flüssigkeitsschicht in einem rohrförmigen Glasreaktor, Linsenfehler) bedarf einer eingehenden theoretischen Betrachtung, die experimentell überprüft werden soll.

• Mathematische Erfassung der optischen Abbildung mittels geometrischer Optik bzw. Raytracing Modelle.
• Implementierung des Models in Matlab.
• Betrachtung und Vergleich verschiedener Korrekturmaßnahmen zur Verbesserung der optischen Abbildung (Korrekturlinse, Glasbox, Brechungsindexanpassung, inverse Anpassung des Snell'schen Brechungsgesetzes).
• Experimentelle Überprüfung und Anwendung des erarbeiteten Models am Rieselfilm.

Die für die experimentellen Arbeiten benötigte Versuchsanlage (Rieselfilmreaktor, Kamera und Software) sind bereits vorhanden und einsatzbreit.

Eigenverantwortliches Arbeiten, Interesse an Physik sowie Spaß an theoretischer und experimenteller Arbeit, sind die einzigen Voraussetzungen für diese Arbeit.