Dispersionsmodell

Das Dispersionsmodell ist ein Modell zur Beschreibung der Verweilzeit von Substanzen in chemischen Reaktoren. Damit ist es neben dem Kaskadenmodell ein Verweilzeitmodell, das in der Verfahrens- und Bioreaktortechnik angewendet werden.<ref name="Jürgen Falbe, Manfred Regitz">Jürgen Falbe, Manfred Regitz: RÖMPP Lexikon Chemie, 10. Auflage, 1996-1999 Band 6: T - Z. Georg Thieme Verlag, 2014, ISBN 3-13-200061-2, S. 4846 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Der Begriff Dispersionsmodell wird jedoch auch bei anderen Dispersionsprozessen angewendet, z. B. bei elektromagnetischen Wellen<ref name="Klaus W. Kark">Klaus W. Kark: Antennen und Strahlungsfelder Elektromagnetische Wellen auf Leitungen, im Freiraum und ihre Abstrahlung. Springer-Verlag, 2016, ISBN 978-3-658-13965-0, S. 34 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref><ref name="R.K. Hoffmann">R.K. Hoffmann: Integrierte Mikrowellenschaltungen Elektrische Grundlagen, Dimensionierung, technische Ausführung, Technologien. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-662-12097-2, S. 176 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref> oder in der Geologie.<ref name="Hannes Taubenböck, Michael Wurm, Thomas Esch, Stefan Dech">Hannes Taubenböck, Michael Wurm, Thomas Esch, Stefan Dech: Globale Urbanisierung - Perspektive aus dem All. Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-44841-0, S. 69 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Das Dispersionsmodell eignet sich zur Beschreibung der Verweilzeit in Reaktoren wie Rührkesseln und Strömungsrohren, in denen annähernd eine Kolbenströmung vorliegt.<ref name="Gerhard Emig, Elias Klemm">Gerhard Emig, Elias Klemm: Technische Chemie Einführung in die chemische Reaktionstechnik. Springer-Verlag, 2006, ISBN 978-3-540-28887-9, S. 301 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref> In Systemen, in denen eine starke Vermischung vorliegt, kann das Modell jedoch nur schlecht zur Bestimmung der Verweilzeit dienen.

Das Dispersionsmodell bezieht sich dabei auf die einheitslose Kenngröße der Bodenstein-Zahl:

• bei hoher Bodenstein-Zahl liegt annähernd eine Kolbenströmung und daher keine axiale Rückvermischung statt.<ref name="Jens Hagen">Jens Hagen: Chemiereaktoren Auslegung und Simulation. John Wiley & Sons, 2012, ISBN 3-527-66060-7, S. 79 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>
• eine kleine Bodenstein-Zahl dagegen deutet auf ein stark (axial) rückvermischtes System hin.

Bei der Justierung eines Rührkesselreaktors sollte dabei eine möglichst niedrige Bodenstein-Zahl erreicht werden, um optimale Verhältnisse der Mischung zu erreichen. Es handelt sich dann um einen ideal rückvermischten Reaktor.<ref name="Manfred Baerns, Arno Behr, Axel Brehm, J?rgen Gmehling, Kai-Olaf Hinrichsen, Hanns Hofmann, Ulfert Onken, Regina Palkovits, Albert Renken">Manfred Baerns, Arno Behr, Axel Brehm, Jürgen Gmehling, Kai-Olaf Hinrichsen, Hanns Hofmann, Ulfert Onken, Regina Palkovits, Albert Renken: Technische Chemie. John Wiley & Sons, 2014, ISBN 978-3-527-67409-1, S. 189 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref><ref name="Julia Frauke Große">Julia Frauke Große: Über keramische Schwämme als Kolonneneinbauten. KIT Scientific Publishing, 2011, ISBN 978-3-86644-722-6, S. 68 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Literatur

• M. Steiner: Das Dispersionsmodell. In: Wärme- und Stoffübertragung. 10, 1977, S. 245–253, doi:10.1007/BF00998726.
• D. Wiemann, D. Mewes: Sind Dispersionsmodelle noch sinnvoll? In: Chemie Ingenieur Technik. 76, 2004, S. 1301–1302, doi:10.1002/cite.200490219.
• Michael Ulrich: Das instationäre Dispersionsmodell für Reaktionen mit beliebig vielen Reaktanden. In: Chemie Ingenieur Technik. 44, 1972, S. 904, doi:10.1002/cite.330441407.

Einzelnachweise

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