Erzeugung, Transport und Deposition von mehrphasigen Reaktionssystemen

Abstract

Inhalt der vorliegenden Arbeit sind theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Erzeugung, dem Transport und der Deposition von mehrphasigen Reaktionssystemen vor dem Hintergrund eines konkreten Anwendungsproblems. Die Mehrphasigkeit bezieht sich hier sowohl auf die flüssige Phase des Reaktionssystems, wie auch auf die Gasphase, in welcher der Transport stattfinden soll und auf die festen Stoffe, auf denen die Reaktionen ablaufen sollen. Bei dem Anwendungsproblem handelt es sich um die materialverträgliche Einwirkung der mehrphasigen Reaktionssysteme auf sensible Oberflächen in Räumen. Die Analysen konzentrieren sich hierbei auf Partikelspektren in der Größenordnung von ca. 1 bis 100 µm, bei lokalen Konzentrationen von bis zu 1000 g/m³ sowie Drücken und Temperaturen im Bereich der Umgebungsbedingungen. Im Rahmen der Tropfenerzeugung wurde eine ausgewählte Gruppe von Aerosolgeneratoren untersucht und neben den Betriebsparametern auch die Tropfenspektren gemessen. Bei der Analyse der Transportprozesse und der Dynamik im Raum standen der zeitliche Verlauf, die räumliche Verteilung der Konzentration und Temperatur sowie der Einfluss der Tropfenverdunstung im Vordergrund. In Bezug auf die Tropfenkonzentration, d.h. der Wirkstoffmenge pro Volumeneinheit, konnte im Abgleich mit Experimenten ein Modell zur Berechnung der Tropfenverdampfung und der Raumtemperatur entwickelt werden, welches sich aus anwendungstechnischer Sicht gut mit den experimentellen Daten deckt. Bei den Untersuchungen zu den Aspekten der Depositionierung von zerstäubtem Wirkstoff an den Raumbegrenzungsflächen, konnten Erkenntnisse, zur Abscheidung von Wirkstoff an topographisch unterschiedlichen Wandflächen, zur Fragestellung wie gut enge Spalte und Röhren vom Wirkstoff erreicht werden können, dazu wie der Depositionsprozess im Detail abläuft und welches hierbei die maßgeblichen Einflussgrößen sind, gewonnen werden. Bei optischen Analysen konnte das beobachtete Depositionsverhalten von Tropfen mit den aus der Literatur bekannten Effekten verglichen, entsprechend zugeordnet und interpretiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse aus den einzelnen untersuchten Teilbereichen ergeben zusammengenommen ein schlüssiges Gesamtbild als Basis für die Prozessdefinition in Bezug auf das Anwendungsproblem.