Schnelle tomographische Bildgebungsverfahren für Mehrphasenströmungen

Zusammenfassung Tomographische Bildgebungsverfahren sind heute vor allem aus der Medizin und der zerstörungsfreien Prüfung bekannt. Sie werden aber auch als äußerst vielversprechend für die Analyse komplexer Strömungsvorgänge, etwa in chemischen Apparaten, erachtet. Besonderes Interesse besteht hierbei in der Aufklärung hydrodynamischer Phänomene in Mehrphasenapparaten, wie beispielsweise Blasensäulen, Kolonnen, Festbettreaktoren und Wirbelschichten, in denen die Hydrodynamik die Stoff- und Wärmetransportvorgänge sowie das makroskopische Reaktionsgeschehen entscheidend beeinflussen. Allerdings müssen tomographische Messverfahren für solche Anwendungen besonders schnell sein, da sich Strömungsstrukturen in einer räumlichen Skale von Millimetern im Allgemeinen im Millisekundenmaßstab ändern. In der jüngeren Vergangenheit wurden mit der Gittersensormesstechnik und der ultraschnellen Röntgentomographie zwei Messverfahren entwickelt, die diese Anforderungen erfüllen. Ihre Funktionsprinzipien und Anwendungen werden in diesem Artikel beschrieben. Abstract Tomographic methods are well known today from medicine and non-destructive testing. However, they are also considered as promising techniques for the analysis of complex flow phenomena, for instance in chemical reactors. The investigation of hydrodynamic phenomena is of special interest in multiphase reactors such as bubble columns, separation and distillation columns, fixed bed reactors and fluidized beds in which the hydrodynamics decisively determines the heat and mass transfer as well as the global course of chemical reactions. For such applications tomography methods must be very fast because flow structures change within milliseconds in the millimeter range. With the wire-mesh sensor technology and ultrafast X-ray tomography two new imaging methods have been developed in the recent past, which fulfil these requirements. Here their functional principles and applications are described.