Grundlegende Erweiterung des Kanal-Film-Modells zur Vorhersage der Tropfenabscheidung in Koaleszenzfiltern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Achim Dittler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539090896

Als Ölnebel werden gasgetragene, submikrone Öltröpfchen bezeichnet. Oftmals entsteht dieser als unerwünschtes Nebenprodukt, z.B. bei ölgeschmierten Schraubenkompressoren. Es wird daher an Lösungen gearbeitet diese Ölemissionen aus einer Vielzahl an Gründen zu reduzieren (z.B. Umweltgesetzgebungen). Eine gängige und effiziente Methode die Tröpfchen vom Gasstrom zu trennen, ist die Verwendung von Koaleszenzfiltern aus Mikroglasfasern. Bei benetzbaren Filtermedien wird ein Großteil der Tröpfchen oberflächennah in den ersten Faserschichten der ersten Filterlage, dem Koaleszenzbereich, abgeschieden. Dort findet bei zunehmender Beladung auch überwiegend die Koaleszenz von kleinen über größere Tropfen und letztendlich zu Ölkanälen im Millimeterbereich statt. Durch die entstandenen Kanäle wird das Öl in Richtung der Luftströmung transportiert. Dies gilt sowohl für oleophile als auch oleophobe Medien. Bei ausreichend hoher Beladung bildet sich an der Filteranström- oder Filterabströmseite (je nach Benetzbarkeit der Medien) ein Ölfilm aus. Ziel dieses Antrags ist es, grundlegend zu klären, welche Bereiche (Koaleszenz-, Kanal- und Filmbereich) eines Koaleszenzfilters bei steigender Beladung welchen Beitrag zur Gesamtpenetration liefern. Dabei sollen Strukturparameter des Filters, wie der Faserdurchmesser oder die Benetzbarkeit, sowie Betriebsparameter, wie die Filteranströmgeschwindigkeit, variiert werden. Durch eigene Herstellung von Filtermaterial können diese Bereiche getrennt voneinander untersucht und hinsichtlich deren Beiträge zur Gesamtpenetration quantifiziert werden. Am Ende der Projektphase soll ein theoretisches Modell zur Beschreibung der Penetrationsanteile des Koaleszenzbereichs (für oleophile Medien) sowie dem Film- und Kanalbereich in Abhängigkeit der Filteranströmgeschwindigkeit, Sättigung, zwei ausgewählte Faserdurchmesser und für benetzbare sowie nicht-benetzbare Filtermedien zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen