title: Experimentelle Analyse der transienten Aufkonzentrierung von Öl-Emulsionen mittels Befeuchtungs-Entfeuchtungs-Prozess
Creators: name: Stemer, Florian
Publisher: name: FH Vorarlberg (Fachhochschule Vorarlberg)
Year: 2022
Subjects: subject: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften

description: Aufgrund des weltweit hohen Wasserverbrauches und des steigenden Rückganges des Grundwassers, wird die Aufbereitung von Abwasser in Zukunft eine immer größere Rolle spielen. Neben großen industriellen Anlagen werden auch dezentrale und mobile Techniken benötigt, um in ländlichen Regionen oder der Schiffahrt Abwässer aufbereiten zu können. In der Schiffahrt treten vor allem ölverschmutzte Abwässer auf. Diese Masterarbeit befasst sich mit dem Betrieb eines Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozesses mit Öl-Wasser-Emulsionen. Es wird der Einffluss der Ölkonzentration auf die Prozessparameter sowie die Reinheit des Kondensates und die Effizienz des Prozesses untersucht. Dabei werden mit einem Versuchsstand an der Fachhochschule Vorarlberg Messungen durchgeführt. Anhand der Ergebnisse wird auf das Verhalten des Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozesses geschlossen. Als Öl-Wasser-Emulsion wird eine Mischung aus Paraffinöl und Wasser verwendet, wobei die Mischung auf Volumenprozent basiert. Die Öl-Wasser-Gemische werden in verschiedenen Versuchsreihen in einer Versuchsanlage an der Fachhochschule Vorarlberg betrieben, welche als Befeuchtungs- und Entfeuchtungsanlage konzipiert ist. Dabei wird die Betriebsweise (Batch und kontinuierlich), die Ölkonzentration in der Emulsion und die Prozessparameter wie z. B. Beheizungsleistung variiert. Batch-Versuche werden auf die Konzentration, den Füllstand, die Kondensatproduktion und die Temperaturen über die Zeit betrachtet. Im kontinuierlichen Betrieb wird bei stationärer Betriebsführung die Wärmeübertragung im Befeuchter, Ölrückstände im Kondensat, den Einfluss der Ölkonzentration auf den Dampfdruck der Emulsion, den Einfluss der Ölkonzentration auf die einzubringende Wärmeleistung und die Gained Output Ratio (GOR) der Anlage untersucht. Zudem wird über verschiedene Integrationsansätze die ausgetragene Kondensatmenge ermittelt und mit den gewogenen Werten verglichen. Die Messungen zeigen, dass sich der Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozess für die Reinigung von Ölwassern eignet. Eine Aufkonzentrierung der Öl-Wasser-Emulsion ist bis zu ca. 95% möglich. Die steigende Ölkonzentration senkt den Wärmeübergang im Blasensäulenbefeuchter. Bei allen produzierten Kondensatmengen werden Ölrückstände festgestellt, wobei die Ölkonzentration im Kondensat unabhängig von der Ölkonzentration der Emulsion ist. Durch die schlechtere Wärmeübertragung mit steigender Ölkonzentration wird auch der Wärmeeinsatz erhöht. Die GOR wird ab einer Ölkonzentration von 50% in der Emulsion beeinflusst. Eine mathematische Berechnung der Kondensatmenge ist möglich. Dadurch kann auf die Wasserverluste in der Anlage geschlossen werden. Es ist möglich Öl-Wasser-Emulsionen im Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozess aufzubereiten. Bei höheren Ölkonzentrationen der Emulsion können lokale Probleme mit Wärmestauungen auftreten. Somit ist eine gut geplante Prozessführung anhand der gezeigten Ergebnisse vorteilhaft. Die in dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse sind für die weitere Forschung mit Öl-Wasser-Emulsionen im Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozess hilfreich. Die Messungen zeigen, welche Einflüsse die Ölkonzentration auf den Anlagenbetrieb und die Eigenschaften der Emulsion haben. Die auftretenden Messschwierigkeiten können in weiterführenden Messungen gezielt vermieden oder adjustiert werden.