Grundlagen der Nutzung magnetischer Effekte zur Partikelstrukturablösung von magentisierbaren Fasern in der Gas-Partikel-Trenntechnik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Achim Dittler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529328968

Filternde Abscheider besitzen die Aufgabe, feste oder flüssige Partikeln aus der Gasphase möglichst vollständig abzuscheiden. Je nach Aufbau, Wirkungsweise und Einsatzgebiet lassen sich filternden Abscheider hauptsächlich in Tiefenfilter und Oberflächenfilter unterteilen. Während Tiefenfilter in der Regel nicht regeneriert werden, erfolgt die Regeneration von Oberflächenfiltern meistens durch Strömungsumkehr eines Druckstoßes oder Rückspülen und in Sonderfällen auch durch mechanisches Rütteln oder Klopfen. Der Einsatz magnetischer Effekte zur Ablösung von Partikelstrukturen von Kollektoren ist in der Gas-Partikel-Trenntechnik weitgehend unerforscht. Durch magnetische Effekte könnten gesamte Filtermedien oder einzelne Kollektoren bewegt werden. Während durch eine magnetisch induzierte Bewegungsanregung eines gesamten Mediums Oberflächenfilter regeneriert werden könnten, wäre die Bewegungsanregung der einzelnen Filterfasern eher bei Tiefenfiltern denkbar. Zur Untersuchung der grundlegenden Vorgänge im Bereich der Tiefenfiltration in der Gas-Partikel-Trenntechnik haben sich Untersuchungen mit Einzelfasern bewährt, weshalb in diesem Vorhaben die Grundlagen der Strukturablösung durch magnetische Anregung an einer ferromagnetischen Einzelfaser untersucht werden sollen und anschließend auf ein Faserarray erweitert werden. Einseitig fixierte Einzelfasern fungiert als Kollektoren für nicht magnetisierbares Partikelmaterial und werden durch das Anlegen eines wechselnden Magnetfeldes magnetisiert und in Schwingung versetzt. Dadurch können die Partikelhaftkräfte bei entsprechender Beschleunigung überwunden werden und die Partikelstrukturen lösen sich ab. Bei einem möglichen Filterelement aus vielen magnetisierbaren Fasern können zusätzliche Stoßprozesse zwischen den beladenen Fasern die Regenerierung ebenfalls unterstützen. Beim Einsatz magnetisierbarer Fasern in Oberflächenfiltern würde durch das neuartige Regenerationskonzept eine zeitweise Strömungsumkehr vermieden und es wären keine zusätzlichen mechanischen beweglichen Komponenten innerhalb des Filters/ im Gasstrom notwendig, was den Einsatz des Systems bei erhöhten Temperaturen und in Anwendungen in denen keine Strömungsumkehr möglich ist erheblich erleichtert. Weiterhin ist auch eine gezielt gesteuerte Abreinigung des Filters möglich.Da die Ablösung von Partikelstrukturen vom strukturellen Aufbau der abzulösenden Partikelschicht und der Beladung der Fasern abhängt, liegt der Fokus dieser Untersuchungen auf der Ablösung verschiedener Partikelstrukturen und dem Einfluss der Beladungshöhe. Durch Variation der Abscheideparameter sollen Partikelstrukturen im Diffusions-/ Übergangs/ Trägheitsbereich erzeugt werden. Durch den unterschiedlichen strukturellen Aufbau werden verschiedene Beanspruchungsarten auf die Partikelstrukturen bei der Ablösung erwartet. Ziel dieses Vorhabens ist es ein grundlegendes Verständnis über das Potential der magnetisch induzierten Filter-Regenerierung zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen