Einfluss der Anwesenheit von faserigen Partikeln auf die Strömungsgeschwindigkeiten in gerührten Systemen

Design and optimization of mixing processes of fibrous suspensions require a comprehensive quantification of functional relations between the substrate properties, the stirring parameters and the mixing result. Experimental tests have shown that the velocity distribution in stirred systems is significantly affected by the fibrous particles. Particle size and particle shape exert essential influence on the flow velocities. Therefore, the use of simplified particle-free model systems for the replication of mixing processes of fibrous suspensions is not or of limited suitability

Qualifizierung von CFD-Modellen für das Mischen in Biogasanlagen: Poster präsentiert beim Jahrestreffen der Fachgemeinschaft Fluiddynamik und Trenntechnik - ProcessNet, Würzburg, 25.-27.9.2013

Eine effiziente Durchmischung von Biogasreaktoren mittels einer an die entsprechenden Inputsubstrate angepassten Rührwerkstechnik stellt im Rahmen einer nachhaltigen Ressourcenschonung einen wichtigen Schwerpunkt dar. Trotz der verstärkten Einbeziehung der numerischen Strömungssimulation (CFD) bei der Bemessung von Rührsystemen kommt es oftmals zu fehlerhaften Auslegungen. Als Ursache für falsch ausgewählte Rührsysteme sind unter anderem die zurzeit noch vorhandenen Grenzen der CFD für Mehrphasenstoffsysteme zu sehen. Die in Biogasfermentern zum Einsatz kommenden Stoffsysteme setzen sich aus einer hoch konzentrierten Nicht-Newtonschen Grundsuspension als Fermenterinhalt, einer einzumischenden grobdispersen Phase wie beispielsweise Silage oder Stroh und einer Gasphase (Gemisch aus Methan und Kohlendioxid) zusammen. Zudem gibt es für diese opaken, hochkonzentrierten und zum Teil sehr faserigen Stoffsysteme bisher kaum Möglichkeiten für eine umfassende experimentelle Bewertung des Mischzustandes. Mittels eines am Fraunhofer IKTS vorhandenen Messsystems, der Prozess-Tomographie, zur Bewertung opaker Mehrphasensysteme können die Mischprozesse von Biogasanlagen erstmalig visualisiert und quantifiziert werden. Eine maßstabsgerechte Ausführung von Reaktorsystem und praxisrelevanten Rührsystemen als auch die Skalierung der grobdispersen Phase stellen die Grundlage für die experimentellen Untersuchungen mittels Prozess-Tomographie zur Ermittlung des aktiv durchmischen Reaktorvolumens sowie dem sich im Fermenter ausbildenden Geschwindigkeitsfeld dar. Durch Vergleich der mittels Prozess-Tomographie und numerischer Strömungssimulation ermittelten Ergebnisse werden Ansatzpunkte zur Weiterentwicklung der bestehenden numerischen Modelle für Nicht-Newtonsche Mehrphasensysteme mit dem Ziel der Validierung abgeleitet

Understanding the materials, electrical and reliability impact of Al-addition to ZrO2 for BEOL compatible MIM capacitors

As operating frequency and circuit density of VLSI systems continue to increase, the L*di/dt induced voltage fluctuations in the power grid increasingly becomes a source of voltage/timing problems. On-chip decoupling capacitors, placed in close proximity to the power grid conductors, can offset parasitic inductances and thereby reduce the high frequency noise. High capacitance density MIM capacitors, placed between the last two metal layers, have been shown to be effective in achieving on-chip decoupling in high performance processors. There have been many reports in the literature on the use of high-k material such as Ta2O5, HfO2, ZrO2 for MIM capacitors [1-5]. A large number of reports of high-k MIM are focused on DRAM rather than decoupling capacitors applications [2-4]. One important difference between the DRAM capacitor module and decoupling capacitors is the thermal budget requirement. DRAM capacitors allow a higher thermal budget (~700°C) compared to embedded decoupling capacitors which must meet the BEOL thermal budget requirement (~400°C). We have recently reported an improved reliability by addition of Al into ZrO2 [6]. In this work, we report detailed material, electrical and further reliability characterization of ZrO2-based MIM capacitor capable of meeting stringent reliability requirement while maintaining compatibility with the backend processing thermal budget. A capacitor with >20fF/μm2 capacitance density and leakage current density <;100nA/cm2 meeting lifetime target (operated on both polarities) is demonstrated

Solid distribution and mixing time in stirred tanks: The case of floating particles

This work concerns floating particle distribution and liquid mixing dynamics in a solid-liquid stirred tank. Measurements of local solids concentration distribution at steady-state conditions and of liquid homogenization in the presence of dispersed particles at transient conditions are collected with up-pumping and down-pumping pitched blade turbines. Electrical resistance tomography is the selected experimental technique for the data acquisition in the opaque solid-liquid mixture. For the time dependent conductivity data processing, the same method commonly applied to the mixing time determination from planar laser induced fluorescence measurements is considered. The method is successfully extended to the characterization of liquid mixing with floating particles. The local data obtained by the ERT technique over the whole vessel volume are fully exploited. The robustness of the method for tackling conductivity variations close to the liquid free surface and due to the particles movement is assessed