Grundlegende Untersuchungen des Filtrationsverhaltens von Oberflächenfiltern im Niederdruckbereich (p << 100 mbar)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Achim Dittler
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541566488

Die Trocknung hitzeempfindlicher Produkte wie zum Beispiel Batteriekomponenten oder pharmazeutischer Formulierungen erfordert geringe Prozessdrücke (p << 100 mbar), um einer Überhitzung der Produkte vorzubeugen. Dafür werden in der Industrie üblicherweise Vakuumtrockner eingesetzt. Der bei der Trocknung entstehende Dampf kann feine Partikel aus der Produktschüttung mitreißen. Die Partikeln werden in so genannten Brüdenfiltern, meist Oberflächenfilter, abgeschieden, um eine Verunreinigung nachgeschalteter Anlagenteile zu verhindern und das Produkt zurück gewinnen zu können. Die Auslegung von Brüdenfiltern basiert meist auf Erfahrungswerten bezüglich der Filterflächen aus dem Normdruckbereich für Staubfilter. Dies führt jedoch zu über- oder unterdimensionierten Filterflächen und folglich zu einem instabilen Filtrationsverhalten, höheren Kosten und einem steigenden Energieverbrauch. Nur mit einem vollständigen grundlegenden Verständnis des Filtrationsverhaltens von Oberflächenfiltern bei geringen Drücken können die Filter korrekt dimensioniert werden. Jedoch fehlt es zu dieser Thematik an grundlegenden Arbeiten in der Literatur. Um diese Lücke in der Literatur zu schließen werden verschiedene Untersuchungen zum Filtrationsverhalten von Oberflächenfiltern bei geringen Drücken durchgeführt. Zunächst wird eine Versuchsanlage entwickelt und in Betrieb genommen. An dieser Versuchsanlage werden Untersuchungen zum Differenzdruck an unbeladenen und beladenen Filtermedien durchgeführt. Verwendet werden Nadelfilze, mit Membranen beschichtete Nadelfilze, Sintermetallgewebe und gewobene Metallfilter. Die gemessenen Differenzdrücke werden mit berechneten Differenzdrücken anhand von vorhandenen Berechnungsgleichungen aus der Literatur verglichen. Zudem erfolgen Experimente zum Abscheideverhalten (Abscheidegrad, Filterkuchenstruktur, …) und zur Regeneration (Abreinigungseffizienz, optimaler Abreinigungsdruck, …) bei reduzierten Systemdrücken. Alle gesammelten Ergebnisse bei geringen Drücken werden mit denen bei Umgebungsbedingungen verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen