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The majority of technical separation processes for fluid mixtures utilize the principle of rectification. If a two-phase mixture is fed into the column, possibly undesirable flow morphologies or severe droplet carry-over may occur, which detrimentally affect separation efficiency and equipment integrity. Currently, the two-phase flow behavior in feed pipes is hardly predicable and mostly based on empirical or heuristic methods, which do not properly account for a broad range of possible fluid properties and plant dimensions. As a consequence, costly safety margins are applied. Feed pipes to separation columns are often characterized by horizontal inlet nozzles, small length-to-diameter ratios and complex routing, involving elbows or bends. The pipe lengths are too short to enable the two-phase flow to fully develop, which thus, enters the column with unknown flow morphology. Since developing flows have rarely been studied, today’s engineering practice relies on existing predictive methods for fully developed two-phase flows. Graphical methods can hardly represent gradual transitions between flow regimes. Analytical models provide only simplified flow representations of the two-phase flow that have not yet been qualified for developing pipe flow. In this work, a comprehensive experimental database of horizontal water-air flows in two test sections with nominal pipe diameters of D = 50 mm and D = 200 mm and feed pipe lengths in the range 10 < L/D < 75 was established. This way, the data cover developing pipe flows with entrance lengths typical for two-phase feeds of separation columns and more developed flows that are comparable with the extensively studied reference system water-air. A particular focus was put on the effect of pipe bends on the flow morphology up- and downstream. The flow morphology was captured using imaging wire-mesh sensors. A 4D fuzzy algorithm was applied to objectively identify the flow two-phase morphologies. Based on their fuzzy representatio, Die meisten technischen Verfahren zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen beruhen auf dem Prinzip der Rektifikation. Wird ein Zweiphasengemisch in die Trennkolonne eingespeist, können unerwünschte Strömungsmorphologien oder ausgeprägte Tröpfchenverschleppung auftreten, welche sich nachteilig auf die Trennleistung und die Integrität einzelner Anlagenkomponenten auswirken. Derzeit lässt sich das Verhalten solcher Zweiphasenströmungen in Einspeiseleitungen kaum vorhersagen und basiert meist auf empirischen oder heuristischen Methoden, die ein breites Spektrum möglicher Stoffeigenschaften und Anlagendimensionen nicht angemessen berücksichtigen. Infolgedessen müssen kostspielige Sicherheitszuschläge angewendet werden. Einspeiseleitungen von Trennkolonnen sind häufig durch horizontale Eintrittsstutzen, ein geringes Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis und eine komplexe Leitungsführung mit Bögen und anderen Normteilen gekennzeichnet. Typische Rohrlängen sind zu kurz, um eine vollständig entwickelte Zweiphasenströmung auszubilden, welche daher mit unbekannter Strömungs-morphologie in die Trennkolonne eintritt. Da derartige Strömungen jedoch bisher nur selten untersucht wurden, verlässt man sich gegenwärtig in der technischen Praxis auf bestehende Vorhersagemethoden für voll entwickelte Zweiphasenströmungen. Grafische Methoden können jedoch die allmählichen Übergänge zwischen Strömungsformen kaum darstellen. Analytische Modelle liefern nur vereinfachte Näherungswerte der Zweiphasenströmung, die noch nicht für sich entwickelnde Rohrströmung qualifiziert wird. In dieser Arbeit wurde eine umfangreiche experimentelle Datenbasis horizontaler Wasser-Luft-Strömungen in zwei Versuchsstrecken mit Rohrinnendurchmessern von D = 50 mm und D = 200 mm und Einlauflängen im Bereich 10 < L/D < 75 erstellt. Auf diese Weise decken die Daten sowohl sich entwickelnde Rohrströmungen mit typischen Einlauflängen für Einspeiseleitungen ab, als auch weiter (in axialer Richtung) entwickelte Strömungen, die

Modelling flow and mass transfer of thermal separation equipment constitutes one of the most challenging tasks in fluids process engineering. The difficulty of this task comes from the multiscale multiphase flow phenomena in rather complex geometries. Both analysis of flow and mass transfer on different scales as well as validation of models and simulation results require advanced experimental and measurement techniques. As a follow-up to intensive discussions during the 2019 Tutzing Symposium “Separation Units 4.0” a wide set of available modern experimental technologies is presented.