Systembeschreibung und Modellierung von Mischprozessen

Inhalt:
Mischprozesse sind für die chemische Verfahrenstechnik von großer Bedeutung. Der Einsatz von Mikroreaktoren bietet eine Vielzahl von Vorteilen, u.a.: höhere Effizienz, Verkürzung der Mischdauer und thermisch genau kontrollierbare Bedingungen. Das genaue Verständnis von Mischprozessen spielt bei der Vorgabe optimaler Reaktionsbedingungen eine zentrale Rolle, insbesondere wenn die charakteristische Mischdauer aufgrund stark unterschiedlicher Eigenschaften der Reaktanden erschwert wird, wie etwa bei stark unterschiedlichen Viskositäten. In diesem Beitrag diskutieren wir die Kompaktmodellierung von Mischprozessen als Ansatz hin zur Beschreibung von Mikroreaktoren auf Systemebene: ein Mischer soll letztendlich durch den Einsatz von Netzwerksimulationen zugänglich werden. Dies ermöglicht die Beschreibung komplexer Systeme durch eine bis zu 10000-fach schnellere Simulation. Ein zentraler Punkt hierbei ist die Einteilung von Mischprozessen in systematische, modulare Operationen, die in unserem Ansatz durch getrennte, kompatible fluidische Bauteile realisiert sind. Die Modellierung von Mischprozessen im laminaren Regime lässt sich somit auf eine analytische Beschreibung für die relevanten Parameter wie z.B. Diffusionszeiten und Diffusionslängen zurückführen.