Multiphase reactors are often the key process equipment, which for a given chemistry decides about the performance of many chemical processes. Any small change in the reactor geometry, internal hardware or operating protocols can alter the fluid flow behavior and may lead to significant enhancement or deterioration in the performance of such reactors. Realizing this, computational fluid dynamics (CFD) based models are being developed and applied for a priori prediction of the fluid flow behavior in the chemical process equipment. Computational models capable of predicting the real-life multiphase flows involving complex geometries and wide range of length and time scales are not yet well established. In this talk, our work on development of experimental and computational tools for understanding and predicting unsteady fluid dynamics of gas-liquid flows in bubble columns will be presented. Bubble column reactors, even though simple in construction, are characterized by a host of inherently unsteady complex flow processes with widely varying scales of space and time. The unsteady fluid dynamics governs mixing and other transport processes and therefore the performance of the reactor. In this talk, first, the experimental tools developed to characterize the dynamics of various flow processes in bubble columns will be discussed. Later, the development of CFD models based on single/multi-group Eulerian-Eulerian and Eulerian-Lagrangian approaches to simulate unsteady fluid dynamics and bubble size distribution in bubble columns will be discussed. Finally, the applications of these CFD models for reactor engineering will be discussed with an example of liquid phase mixing in bubble columns.

Der Virtuelle Campus Pü der Universitü Bern (VC-Paed) fuehrt Lehramtsstudierende der Basisstufe (Kindergarten, 1. und 2. Schuljahr), der oberen Primarstufe und der Sekundarstufe 1 in stufenuebergreifenden, auf Gruppenarbeit abstellenden Veranstaltungen zusammen. Parallel angeboten werden Module aus den Bereichen Allgemeine Paedagogik, Paedagogische Psychologie und Fachdidaktik, ab WS 04/05 zusaetzlich Bildungssoziologie.Der Vortrag erlaeutert das Umfeld des VC-Paed und klaert dessen Zielsetzungen. Besonderes Gewicht erfahren der Design-Prozess von Lernumgebungen und die Charakterisierung von aktuell im Betrieb stehenden, internetbasierten Lernumgebungen. Letztlich werden Einblicke in die formative Evaluation der Module gegeben.

Strömungen mit Wasser und Dampf in treten in energietechnischen Anlagen z.B. bei der Dampferzeugung (Sieden), in Rohrleitungen bei plötzlichem Druckabfall, beim Abblasen von Dampf in Kondensationsbecken, sowie in Dampfturbinen und Kondensatoren auf. Die mehrdimensionale Modellierung dieser Strömungen erfolgt heute mit der kontinuumsmechanischen Euler-Euler- oder Zwei-Fluid Formulierung, bei der die Zweiphasenströmung als ein Kontinuum zweier sich gegenseitig durchdringender Fluide angesehen wird, deren Wechselwirkung durch physikalische Modelle des lokalen Massen-, Impuls- und Energieaustausches modelliert wird. Der Vortrag gibt einen Überblick über den derzeitigen Stand der Modellentwicklung und vergleicht die mathematische Struktur unterschiedlicher Modellvarianten am Beispiel von Blasenströmungen mit Wärme- und Stoffübergang. Möglichkeiten kommerzieller CFD-Software werden anhand von Berechnungsbeispielen aufgezeigt. Die Weiterentwicklung vorhandener Modellansätze kann die Approximation eines Blasengrößensprektrums durch Populationsklassen erfordern. Im Rahmen dieses Ansatzes wird die Vereinfachung der zugehörigen Impulsgleichungen diskutiert: unter bestimmten Voraussetzungen treten die Phasen im zeitlichen Mittel in einen mechanischen Gleichgewichtzustand. Die Voraussetzungen hierfür werden im Zusammenhang mit der virtuellen Masse von Blasen für praktische Beispiele aus der Energietechnik abgeschätzt. Die Vorgehensweise führt zum algebraischen Drift-Modell. Eine analoge Betrachtung wird für die Energiegleichung für Ein- und Zweikomponentenströmungen durchgeführt und unter dem Aspekt thermischer Gleichgewichtszustände diskutiert. Der Beitrag gibt Hinweise für die Weiterentwicklung des Zwei-Fluid Modells in Hinblick auf Zweiphasenströmungen mit Wärme- und Stoffübergang.