Stoffaustausch zwischen zwei fluiden Phasen

Abstract

Der Wärmeaustausch zwischen zwei Medien erfolgt in technischen Prozessen überwiegend indirekt also über feste Wände hinweg, um eine Vermischung der Medien zu vermeiden. Dagegen findet der Stoffaustausch mit wenigen Ausnahmen (z. B. Umkehrosmose s. Abschn. 9.5.5) direkt statt, da eine feste Trennwand üblicherweise mit einem unzulässig großen Stofftransportwiderstand verbunden ist. Die beteiligten Medien sind hierbei allenfalls geringfügig mit einander mischbar. Derartige zwei- oder mehrphasige Systeme können zu einer Reihe komplexer Problemstellungen für eine mathematische Beschreibung führen. So ist beispielsweise beim Aufstieg einer Gasblase in einer Flüssigkeit weder deren Größe noch ihre Form noch ihre Aufstiegsgeschwindigkeit bekannt. Zusätzlich tritt an der Phasengrenzfläche aufgrund ihrer freien Beweglichkeit nicht mehr zwingend eine Geschwindigkeit von null auf, wie dies bei festen Berandungen der Fall ist. Die Geschwindigkeit an der Phasengrenze ihrerseits übt einen starken Einfluss auf die Energie- und Stofftransportprozesse aus und muss in den entsprechenden mathematischen Modellansätzen oder Berechnungen berücksichtigt werden.