Experimentelle Bestimmung der Verweilzeitverteilung in Mikroreaktoren:
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Tönning [u.a.]
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2010
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INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS XIII
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG DER ARBEIT 1
1.1 ZIELSETZUNG DER ARBEIT 2
1.2 AUFBAU DER ARBEIT 2
2 POTENZIAL, HERSTELLUNG UND CHARAKTERISIERUNG VON MIKROREAKTOREN 3 2.1
BEDEUTUNG MIKROSTRUKTURIERTER REAKTOREN FUER DIE PROZESSINTENSIVIERUNG .
. 3 2.2 HERSTELLUNG MIKROSTRUKTURIERTER REAKTOREN 6
2.2.1 PHOTOLITHOGRAPHISCHE VERFAHREN 7
2.3 CHARAKTERISIERUNG REALER (MIKRO-)REAKTOREN 11
2.3.1 STOFFTRANSPORTMECHANISMEN IN DER MIKROFLUIDIK 11
2.3.2 MODELLIERUNG REALER REAKTOREN 15
2.3.3 KONZEPT DER VERWEILZEITVERTEILUNG 16
2.3.4 VEREINFACHTE REAKTORMODELLE 22
2.3.5 MIKROVERMISCHUNG UND SEGREGATION IN REALEN REAKTOREN 26 2.4 FAZIT
26
3 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER VERWEILZEITVERTEILUNG IN DER FLUESSIG-
PHASE 27
3.1 IDENTIFIZIERUNG EINES GEEIGNETEN MESSPRINZIPS 27
3.1.1 FLUORESZENZSPEKTROSKOPISCHE METHODEN 29
3.1.2 KONVENTIONELLE METHODEN ZUR MESSUNG DER VERWEILZEITVERTEILUNG IN
MIKROREAKTOREN 32
3.1.3 OPTISCHE MODULATION VON FLUORESZENZFARBSTOFFEN 33
3.2 EXPERIMENTELLER AUFBAU 36
3.2.1 PRINZIP DES BERUEHRUNGSLOSEN INJEKTIONSVERFAHRENS 36
3.2.2 VERSUCHSAUFBAU 37
3.2.3 ERMITTLUNG GEEIGNETER BETRIEBSPARAMETER 39
3.3 ENTWICKLUNG EINER GEEIGNETEN INJEKTIONSMETHODE 41
IX
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1001078748
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.1 VERGLEICH DER OPTISCHEN *INJEKTION MIT
KONVENTIONELLEN TECHNIKEN 42
3.3.2 OPTIMIERUNG DER BERUEHRUNGSLOSEN INJEKTIONSMETHODE 47
3.4 ENTWICKLUNG EINER GEEIGNETEN DETEKTIONS- UND AUSWERTEMETHODE 50
3.4.1 EINFLUSS DES STOFFTRANSPORTREGIMES 51
3.4.2 MESSUNG DER VERWEILZEITVERTEILUNG AUSSERHALB DES DIFFUSIONSDOMI-
NIERTEN REGIMES 52
3.4.3 ORTSAUFLOESUNG DES VERWENDETEN FLUORESZENZ- SPEKTROSKOPISCHEN
AUFBAUS 54
3.4.4 VEREINFACHTER ANSATZ ZUR BESTIMMUNG DES VERWEILZEITVERHALTENS IN
FLACHEN STRUKTURIERTEN MIKROREAKTOREN 57
3.5 VALIDIERUNG AM BEISPIEL DES GERADEN KANALS 61
3.6 ANWENDUNG AUF GROEEERSKALIGE REAKTOREN 63
3.6.1 REALISIERUNG FUER NICHT-TRANSPARENTE REAKTOREN 64
3.6.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE FUER DEN POLYMERISATIONSREAKTOR 65 3.7
FAZIT 67
BEWERTUNG NUMERISCHER M E T H O D EN ZUR BERECHNUNG DES STOFFTRANSPORTS
IN MIKROREAKTOREN 69
4.1 MODELLIERUNG DES STOFFTRANSPORTS IN MIKROREAKTOREN 71
4.1.1 FLUIDDYNAMISCHES MODELL 71
4.1.2 MODELLIERUNG DES STOFFTRANSPORTS 72
4.1.3 NUMERISCHE BERECHNUNG 76
4.2 VERGLEICH EXPERIMENTELLER UND SIMULIERTER DATEN 80
4.2.1 ERGEBNISSE IM EINZELKANAL 80
4.2.2 ERGEBNISSE FUER PARALLELISIERTE KANAELE 84
4.3 FAZIT 85
EINFLUSS DER REAKTORGEOMETRIE AUF DEN STOFFTRANSPORT 87
5.1 EXPERIMENTELLE DURCHFUEHRUNG UND AUSWERTUNG 87
5.1.1 ABSORPTIVES BEFUELLEN KOMPLEX STRUKTURIERTER MIKROREAKTOREN . . ..
88 5.1.2 BEWERTUNGSKRITERIEN ZUR GEOMETRIEENTWICKLUNG 91
5.2 DESIGNKRITERIEN IN VERWEILREAKTOREN 91
5.2.1 UNTERSUCHTE EINFLUSSFAKTOREN BEI DER GESTALTUNG DER
WENDENGEOMETRIE 92 5.2.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 94
5.2.3 FAZIT VERWEILREAKTOREN 98
5.3 INTERN PARALLELISIERTE MINIATURISIERTE SYSTEME 99
5.3.1 KONZEPTE ZUR INTERNEN PARALLELISIERUNG 99
5.3.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE 102
5.3.3 FAZIT VERTEILREAKTOREN 106
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
5.4 PARAMETERSTUDIE ZUR OPTIMIERUNG DER SIMULTANEN PARALLELISIERUNG MIT
VER- SETZTEM ZU- BZW. ABLAUF 106
5.4.1 GEOMETRISCHE GRUNDLAGE DER PARAMETERSTUDIEN 106
5.4.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE DER PARAMETERSTUDIE 108
5.4.3 FAZIT PARAMETERSTUDIE ZUR REAKTOROPTIMIERUNG 110
5.5 FAZIT 111
6 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER VERWEILZEITVERTEILUNG IN DER G A S P H A
S E L L3 6.1 EXPERIMENTELLER AUFBAU 114
6.1.1 KONVENTIONELLE METHODEN ZUR BESTIMMUNG DER VERWEILZEITVERTEI- LUNG
IN DER GASPHASE 114
6.1.2 EXPERIMENTELLER AUFBAU FUER DIE MESSUNG DER VERWEILZEITVERTEILUNG
IN GASPHASEN-DURCHSTROEMTEN MIKROREAKTOREN 116
6.2 VALIDIERUNG AN BEKANNTEN IDEALISIERTEN SYSTEMEN 117
6.2.1 KAPILLARE ALS STROEMUNGSROHR MIT DISPERSION 118
6.2.2 DURCHSTROEMTER *RUEHRKESSEL 119
6.2.3 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 120
6.3 BEISPIELSYSTEM DES KERAMISCHEN MIKROREAKTORS 120
6.3.1 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE FUER DIE KERAMISCHEN PLATTENWAERMEAUS-
TAUSCHER 122
6.4 FAZIT 123
7 ZUSAMMENFASSUNG UND W E R T U NG 125
7.1 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 125
7.2 WERTUNG UND AUSBLICK 128
A TECHNISCHE DATEN 131
A.L SPEZIFIKATIONEN MIKROSKOP 131
A.2 LICHTQUELLEN ZUR FREISETZUNG DES FLUORESZENZFARBSTOFFS 132
A.3 DETEKTIONSPRINZIP 134
A.4 SPRITZENPUMPE 137
A.5 CALIPERVERSUCHSSTAND 138
B SIMULATIONSRECHNUNGEN 141
B.L BERECHNUNG DER MITTLEREN GESCHWINDIGKEITEN IN EINZELKANAELEN 141 B.2
GITTER UND ANDERE DATEN ZU DEN DURCHGEFUEHRTEN SIMULATIONSRECHNUNGEN . .
142
LITERATURVERZEICHNIS 145
XI
|
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