Modellierung und dynamische Simulation mehrstufiger Partikel-Querstromtrennungen in einem turbulenten Fluidstrom

• Antragsteller: Professor Dr. Dominique Thévenin
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238556831

Innerhalb dieses Vorhabens wird die mehrstufige Partikel-Querstromtrennung in einem turbulenten Fluidstrom im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1679 Dynamische Simulation vernetzter Feststoffprozesse experimentell und numerisch untersucht. Dieser Klassier- oder Sortierprozess ist typischer Bestandteil verschalteter Teilprozesse und wird in vielen Branchen der stoffwandelnden Industrie zur Abtrennung vielfältiger Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte, sowie Abfälle eingesetzt. Obwohl der Trennprozess eine nachweislich gute Trenngüte aufweist, bestehen weiterhin ungelöste verfahrenstechnische Probleme. Neben den fluktuierenden Luftströmungen und Partikelbeladungen können insbesondere eine ausgeprägte stochastische Prozessdynamik und die daraus resultierende mangelhafte Prozessgüte (Trennschärfe) und Produktqualität (Reinheit) auftreten.Für die nachhaltige Lösung der genannten Probleme, ist es deshalb notwendig, physikalisch sinnvolle, multiskalige, experimentell validierte und prädiktive Modelle zu entwickeln, die sich bequem in Fließschema-Simulationen der Feststoffverfahrenstechnik einbinden lassen. Mit den Ergebnissen der 1. Förderperiode, die sich auf die Charakterisierung des stationären Prozesses und die Untersuchung des Trennmerkmals Feststoffgröße konzentrierte, sowie aufbauend auf der 2. Förderperiode, bei der verstärkt mit der Analyse instationärer Teilprozesse begonnen wurde und zusätzlich das Trennmerkmal Feststoffdichte untersucht wurde, wird sich während der 3. Förderperiode verstärkt mit dem Trennmerkmal Festoffform, komplexeren Stoffgemischen und transienten Eigenschaftsänderungen der Aufgabegüter befasst. Die Vorgänge innerhalb der beladenen Luftströmung in der Pilotanlage werden dabei sowohl über integrale Trennversuche als auch mittels zeitlich und räumlich hochauflösender Messmethoden analysiert, um eine fundierte Modellentwicklung des instationären Trennprozesses zu ermöglichen. Zusätzlich werden aus numerischen Untersuchungen (zweiphasige CFD), welche Variationen des Prozesses erlauben, die mit der Pilotanlage nur bei unvertretbar großem Aufwand durchzuführen wären, Parameter für die Modellierung abgleitet, die letztlich die Entwicklung eines umfassenden, reduzierten dynamischen Gesamtmodells unterstützen.Ziel der Untersuchungen ist es, eine sowohl qualitativ als auch energetisch hochwertige Geometrie des Zickzack-Sichters zu finden und gleichzeitig ein variables und prädiktives Trennmodell zu entwickeln, mit dessen Hilfe zusätzlich die Dynamik und die Apparate-geometrie bestehender Anlagen in eine umfassende Beurteilung der Prozess- und Produktgüte einbezogen werden kann.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1679: Dynamische Simulation vernetzter Feststoffprozesse