Smart Filter Media in Gas-Particle-Filtration: Fundamental investigations with stretchable filters
Final Report Abstract
Das Ziel der beiden Förderperioden (FP) bestand darin, das Verhalten von abgeschiedenen Partikelstrukturen in Abhängigkeit von veränderlichen Prozessparametern wie Dehngeschwindigkeit oder Anströmgeschwindigkeit während der Dehnung auf einer dehnbaren Einzelfaser (Mikroebene) und dem Faserarray (Mesoebene) zu untersuchen. Um eine reproduzierbare kompakte oder dendritische Partikelstruktur auf der Faseroberfläche zu erzeugen und die abgelösten Partikelstrukturen durch Lichtstreuung zu detektieren/quantifizieren, wurden neben den entsprechenden Faserhaltern auch eigene messtechnische Anlagen entwickelt und in Betrieb genommen. Vor der eigentlichen Ablösung ergaben sich charakteristische Rissmuster mit Abständen von ca. 400 µm auf der Einzelfaser und dem Faserarray, die auch in der DEM-Simulation mit real gemessenen Haftkräften bestätigt werden konnten. Zudem wurde eine signifikante Abhängigkeit der abgelösten Strukturgröße von der Anzahl der Dehnzyklen und der Anströmgeschwindigkeit festgestellt. Höhere Dehngeschwindigkeiten und Anströmgeschwindigkeiten führen zu einem früheren Ablösezeitpunkt im Dehnexperiment bei geringerem Dehnfortschritt. Eine große Menge an Partikelmaterial (gecloggte Struktur) erhöht unabhängig von der Morphologie die abgelöste Strukturgröße auf der Einzelfaser und dem Faserarray. Wie erwartet können durch multiple Spannungseinträge (Änderung des Faserabstands während der Dehnung) in die Partikelstruktur oder eine veränderte Ausrichtung der Fasern und der Anströmung Strukturen schneller aufgebrochen und letztendlich abgelöst werden. Die gewonnenen Erkenntnisse über das grundlegende Verhalten von Partikelstrukturen unter Dehnung sollen bei der Entwicklung und dem Betrieb eines adaptiven Vollfilters helfen.
Publications
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A new set-up for characterization of particle and agglomerate detachment from an elastic single fiber exposed to airflow at low velocity - FILTECH 2019, The Filtration Event
L. Poggemann, J. Meyer & A. Dittler
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Adaptronik in der Filtertechnik - Charakterisierung der Partikelstrukturablösung bei Dehnung einer Filterfaser - Industrieworkshop "Digitalisierung in der Trenntechnik", 2020
L. Poggemann, J. Meyer & A. Dittler
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A novel method to investigate detachment of particulate structures from an elastic single fiber at low gas flow velocities. Journal of Aerosol Science, 156, 105785.
Poggemann, Lukas; Meyer, Jörg & Dittler, Achim
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Experimental Detection of Particle Structures Detachment from a Stretchable Single Fiber during Multiple Consecutive Stretching Cycles. Separations, 9(7), 168.
Poggemann, Lukas; Meyer, Jörg & Dittler, Achim
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Influence of structure morphology on detachment behavior of deposited agglomerates from a stretchable single fiber during multiple fiber elongations - FILTECH 2022, The Filtration Event
L. Poggemann, J. Meyer & A. Dittler
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Experimental investigation on the change of pull-off force between bulk particulate material and an elastic polymeric filter fiber. Journal of Colloid and Interface Science, 641, 903-915.
Poggemann, Lukas; Thelen, Richard; Meyer, Jörg & Dittler, Achim
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Messung von abgelösten Partikelstrukturen von einer dehnbaren Filterfaser mit Laserschnitt-Messtechnik bei Vorgabe von Kalibriermaterial unterschiedlicher Form - Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgruppen Aerosoltechnik (AT), Gasreinigung (GAS), Mehrphasenströmung (MPH) und Partikelmesstechnik (PMT) 2023,
L. Poggemann, J. Meyer & A. Dittler
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Morphology of Particulate Structures on a Fiber Array before and at Clogging Point of an Aerosol Filtration Process. Separations, 10(9), 462.
Poggemann, Lukas; King, Benedikt; Meyer, Jörg & Dittler, Achim
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Detachment of particulate structures from a fiber array due to stretching and simultaneous gas flow. Separation and Purification Technology, 351, 127887.
Poggemann, Lukas; Längle, Pablo; Meyer, Jörg & Dittler, Achim
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Discrete Element Method Simulation of Particulate Material Fracture Behavior on a Stretchable Single Filter Fiber with Additional Gas Flow. Powders, 3(3), 367-391.
Asylbekov, Ermek; Poggemann, Lukas; Dittler, Achim & Nirschl, Hermann
