View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Ergebnisse und Diskussion
Eine Modifikation der Ermittlung der Transportkonstante KV ergibt sich bei Verwendung des
Trägers auf der Feed-Seite in Verbindung mit Sauerstoff als Feed-Gas, sowie bei Verwendung
des 3-End Betriebs bei gleichzeitigem Einbau des Trägers auf der Permeat-Seite.
Bei der Verwendung von Sauerstoff als Feed-Gas entspricht, im stationären Zustand, der
Sauerstoffvolumenstrom durch die Membranschicht dem nachzuführenden Volumenstrom
durch den Träger. Da die Trägerdurchströmung als Rohrströmung angenommen werden
kann, kommt es zu einem Absolutdruckverlust über die Trägerdicke.
Ebenso verhält sich der Sauerstoffabtransport durch den Träger bei Verwendung eines Unterdrucks
auf der Permeat-Seite im 3-End Betrieb. Durch den Unterdruck wird ein konvektiver
Volumenstrom durch den Träger erzwungen, der der Sauerstoffpermeation durch die
Membranschicht entspricht. Der dabei entstehende Druckverlust bei der Trägerdurchströmung
korreliert ebenfalls mit der Sauerstoffpermeation.
Für den Transportkoeffizienten KV im 3-End Betrieb, bzw. die Trägeranströmung mit reinem
Sauerstoff als Feed-Gas ergibt sich folgender Zusammenhang:
* * 1
K V � K V �
L
( 3.6 ).
92
Träger
Der Zusammenhang zwischen Druckverlust im Träger und Volumenstrom des Sauerstoffs
kann aus den Durchströmbarkeitsuntersuchungen der Träger mit Stickstoff bei Raumtemperatur
in Kapitel 3.3.2 entnommen werden. Der formelmäßige Zusammenhang ergibt sich aus
* *
der Geradengleichung der Transportkonstanten K V in Abhängigkeit von der Trägerporosität
�, wie sie in Abb. 3.56 dargestellt ist.
**
KV [ml cm -1 min -1 mbar -1 ]
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
y = 0,6201x - 0,1411 , R 2 = 0,9994
R15
M20
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Trägerporosität � [-]
Abb. 3.56 Steigung der Trägerdurchströmbarkeit
M30
� ��
� (Vergleich Abb. 3.17) in Abhängig-
keit von der Porosität bei Verwendung eines Vakuums oder reinem Sauerstoff.