In veel industriële processen wordt een gas toegevoegd aan een stromende vloeistof. Zo wordt bij Corus het edelgas argon toegevoegd aan gesmolten staal om deze van verontreinigingen te ontdoen. `De menging moet meteen goed zijn', zegt dr. ir. Niels Deen van Fundamentele Aspecten van de Proceskunde (TNW) die dit proces als voorbeeld gebruikt. `De procescondities zijn extreem, waardoor eenvoudig roeren niet mogelijk is.'
De complexe samenstelling van de problematiek is de reden dat de TNW-onderzoeksgroep, in een aanvraag naar FOM, samenwerking zocht met een andere UT-groep: Vloeistoffysica. De leiders van de twee groepen, de professoren Lohse en Kuipers, hebben recent veel goede reviews gekregen en boezemen zowel de wetenschappers als het bedrijfsleven vertrouwen in.
Hoewel zich bij de betrokken bedrijven uiteenlopende processen afspelen, kreeg de generieke vraagstelling van gas/vloeistof interacties een hoge prioriteit. Dat bleek tijdens sessies die de UT-groepen belegden met R&D-vertegenwoordigers van de betrokken bedrijven. Daarin ontvouwden de UT-groepen hun werkwijze, expertise en plannen van aanpak en konden de vertegenwoordigers hun behoefte aan onderzoek formuleren.
Hoe bellen van gas zich in een homogene stroming gedragen is intussen aardig bekend, maar in de praktijk van de procesindustrie spelen meer parameters een rol. Daar bewegen de bellen zich niet op veilige afstand van elkaar in een nette, constante vloeistofstroom. Turbulentie, samenklontering van bellen met verschillende grootte en fase-overgangen zijn daar aan de orde van de dag.
`We zoeken de confrontatie met de praktijk', vertelt Deen. `Het gaat erom de theoretische kennis en numerieke technieken die we in huis hebben in nieuwe lab-situaties met elkaar te verbinden. Daarvoor staat ons inmiddels een arsenaal aan experimentele methoden en computermodellen ter beschikking.'
Zo proberen de onderzoekers met behulp van geavanceerde computermodellen het begrip voor wat er op kleine schaal gebeurt, te vergroten. Die is voor de deelnemende partners maatgevend voor wat zich op industriële schaal afspeelt. De benadering van de problematiek blijft voor de onderzoeksgroepen dezelfde, alleen zijn de heterogene processen een stuk lastiger.
Deen: `Samen met de industrie zijn we erachter gekomen dat we daar als wetenschappers niet langer met een grote boog omheen mogen lopen omdat ze misschien te ingewikkeld zijn. De vraagstelling is uitdagend. Dat blijkt ook wel. Nog voordat we zijn begonnen, hebben zich al twee aio's gemeld die aan de slag willen. Zij zijn de eerste promovendi in dit programma dat zes jaar duurt. Twee andere aio's zullen later gefaseerd van start gaan.'
De opnamen met hoge snelheidscamera's behoren tot de experimentele technieken waarmee de UT-onderzoekers inmiddels de nodige ervaring hebben. Daarbij wordt de drie verdiepingen tellende watertunnel opnieuw opgebouwd in het gebouw Meander. Deze is even onmisbaar voor metingen aan stromingen en turbulentie als een windtunnel is voor de automobielindustrie.
Deen: `Naast meten met de hoge snelheidscamera doen we aan deze stromingen ook metingen die minder spectaculair zijn, maar waaraan we wel veel nuttige data ontlenen ter verbetering van onze simulatiemodellen. Zo kunnen we uit hittedraadmetingen in de vloeistofstroming afleiden hoe turbulent deze precies is.'
 |
| Wat de windtunnel is voor de automobielindustrie is de drie verdiepingen tellende watertunnel voor het meten aan stromingen en turbulentie van vloeistoffen. Foto: Arjan Reef |
