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Projekt
Zerstäubung überhitzter Fluide
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Karl-Ernst Wirth
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2009 bis 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 122366997
Bei der Zerstäubung überhitzter Fluide wird das zu zerstäubende Medium auf Temperaturen oberhalb der Verdampfungstemperatur bei Umgebungsdruck aufgeheizt. Damit steht für die Zerstäubung zusätzlich zu der üblichen Druckenergie auch thermische Energie für die Fluiddesintegration zur Verfügung. Mit diesem Verfahren ist es möglich abhängig von Düsengeometrie, Prozessbedingungen und den Eigenschaften des zu zerstäubenden Fluides unterschiedlich feine Sprays zu generieren, wobei durch die Überhitzung im Vergleich zur unterkühlten Zerstäubung weitere Effekte, wie lokale Verdampfung in der Düse und Erhöhung des Fluidvolumenstroms durch Reduzierung der Viskosität des Fluids, auftreten. Die Abhängigkeiten der Produkteigenschaften von Prozess und Materialparametern sollen im Rahmen des beantragten Projektes untersucht und mit dimensionslosen Kennzahlen beschrieben werden. Im Fokus der beantragten Förderperiode soll die Untersuchung des Verhaltens komplex rheologischer Fluide bei der Zerstäubung und die Partikelsynthese mit diesen Fluiden stehen. Bei der Zerstäubung überhitzter Fluide kann durch Variation der Umgebungstemperatur die Richtung der treibenden Temperaturdifferenz eingestellt werden, was Auswirkungen auf die Morphologie der erzeugten Partikeln hat. Durch Variation der Umgebungstemperatur längs des Sprays wird gezielt die treibende Temperaturdifferenz eingestellt und deren Auswirkung auf die erzeugten Partikel untersucht. Bei den Untersuchungen sollen Polyvinylpyrollidon (PVP) Lösungen, Suspensionen (z. B. Glaskugeln und Wasser), Mischungen aus den beiden erstgenannten und Mannitollösungen eingesetzt werden. Aufgrund der erhöhten Fluidtemperatur ist die Löslichkeit von Substanzen deutlich größer als in konventionellen Zerstäubungsprozessen. Dies führt zu großen Übersättigungen und zu feinkristallinen Partikeln. Die erhaltenen Partikel sollen hinsichtlich Größenverteilung und Morphologie untersucht werden. Da bei höherviskosen Fluiden (wie beispielsweise PVP Mischungen) die Tropfengröße deutlich zunimmt, sollen auch Hohlkegeldüsen zum Einsatz kommen bei denen sich in Vorversuchen gezeigt hat, dass die Synthese feinerer Tropfen im Vergleich zu den bisher eingesetzten Zylinderdüsen möglich ist. In einer Gegendruckkammer mit optischem Zugang sollen die Unterschiede bei der Zerstäubung in erhöhten Gegendruck untersucht werden. Innerhalb des SPP 1423 werden verschiedene Sprühverfahren eingesetzt (effervescent Zerstäubung, Zerstäubung durch CO2 Auslösung, Zerstäubung mit außenmischenden Düsen). Diese sollen anhand der Modellsubstanz PVP hinsichtlich ihrer Effektivität verglichen werden und Unterschiede herausgearbeitet werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
