Verweilzeit

Verweilzeit, auch Verweildauer oder dwell time, bezeichnet die Zeit, die ein Teilchen, Molekül, eine Person oder ein Objekt in einem abgegrenzten System oder Bereich verbringt. Sie dient als zentrale Größe zur Beschreibung der Dynamik solcher Systeme und wird je nach Fachgebiet unterschiedlich bestimmt oder gemessen. Oft wird zusätzlich die Verweilzeit-Verteilung RTD betrachtet, die Aufschluss über die Temporalstruktur des Austauschs gibt.

In der Verfahrenstechnik beschreibt die Verweilzeit die Zeit, die Stoffe in einem Reaktor oder Behälter verbringen. Für ein ideales, konstant vermischendes System (CSTR) ist die mittlere Verweilzeit τ = V / Q, mit V Volumen und Q dem Volumenstrom. Die Verweilzeit-Verteilung RTD E(t) macht Abweichungen von dieser idealen Annahme sichtbar: Ein Plug-Flow-Verhalten führt zu einer Dirac-Delta-Verteilung bei t = τ, während ein CSTR eine exponential abklingende Verteilung mit Mittelwert τ zeigt. Diese Größen beeinflussen Ausbeute, Reaktionskinetik und Misch- bzw. Kontaktwirkungsgrade.

In der Hydrologie und Wasserwirtschaft beschreibt die Verweilzeit die Zeit, die Wasser in einem Gewässer, Stausee oder Flussabschnitt verbringt, bevor es abfließt. Typisch gilt t_v = V / Q_out, wobei V das Speichervolumen und Q_out der Austrittsstrom ist. Die Verweilzeit hängt stark von Geometrie, Strömung, Vernetzung und Betriebsregeln ab. Messverfahren umfassen Tracertests, natürliche Marker oder numerische Modelle.

Im Verkehrswesen und in der Betriebsführung wird Verweilzeit auch als Aufenthaltzeit eines Fahrzeugs oder Passagiers an bestimmten Punkten bezeichnet, etwa an Haltestellen oder in Fahrzeugen. Dwell time beeinflusst Kapazität, Pünktlichkeit und Servicequalität und wird durch Türzeiten, Beschleunigung, Fahrgastwechsel und Betriebsregeln bestimmt.

Zusammengefasst ist die Verweilzeit eine grundlegende Größe zur Charakterisierung, Planung und Optimierung von Systemen, die Stoff-, Wasser- oder Personenströme regeln. Sie wird häufig durch Mittelwerte (τ) und Verteilungsformen beschrieben und durch experimentelle Messungen oder Modellierung ermittelt. Typische Begriffe: RTD, E(t), t_v, Q, V, PFR, CSTR.