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Projekt
Analyse der Fluidisations- und Scherbedingungen in Rotor-Wirbelschichten im trockenen und feuchten Zustand
Fachliche Zuordnung
Mechanische Verfahrenstechnik
Strömungsmechanik
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413588004
In diesem Projekt soll die Partikeldynamik in dichten gescherten Gas-Feststoff-Strömungen unter trockenen und feuchten Bedingungen am Beispiel einer Rotor-Wirbelschicht beschrieben werden. Um die Gas-Partikel-Strömung zu simulieren wird die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) mit der Numerischen Strömungsmechanik (CFD) gekoppelt, wobei die Magnetische Partikel-Detektierung (MPT) der Validierung der Simulationen dienen soll. Der Einsatz der DEM basierten Simulationen soll einen detaillierten Aufschluss über die Partikeldynamik, -beanspruchung und -wechselwirkungen (z.B. Partikelrotation, Kollisionskräfte, -frequenzen, oder -geschwindigkeiten) liefern. Es sollen mathematische Modelle, die den Einfluss von Prozess- und Materialparametern auf die Partikeldynamik bei der Granulation bzw. Beschichtung beschreiben, entwickelt und in DEM implementiert werden. Das zentrale Element dieses Forschungsvorhabens ist die Charakterisierung des Einflusses des Vorhandenseins einer Flüssigkeit auf die Dynamik der Partikelströmung mittels der experimentell validierten Simulationen. Ein Flüssigkeitsbrückenmodell, welches die kapillaren und viskosen Kräfte enthält, die zwischen den benetzten Partikeln bei geradem und schiefem Stoß wirken, soll entwickelt und in DEM implementiert werden. Das zur experimentellen Erfassung der dreidimensionalen Partikelbewegung einzusetzende MPT-Messsystem stellt ein in hohem Maße innovatives und neuartiges Verfahren zur Charakterisierung und zum Monitoring von dichten Partikelströmungen dar. Bisher konnten Partikelbewegungen in diesen Strömungen nur sehr schwierig und mit einem sehr hohen apparativen Aufwand, wie beim Positron Emission Particle Tracking (PEPT), erfasst werden. Mit der MPT-Methode können erstmalig nicht nur Partikelgeschwindigkeiten und -beschleunigungen sondern auch die Partikelrotation (sowohl bei kugelförmigen als auch nicht kugelförmigen Partikel) detektiert werden, welche mit anderen verfügbaren Methoden nicht messbar ist oder nur unzureichend aufgelöst werden kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll der bisher mit der MPT-Methode erfassbare Messbereich um kleinere Partikelgrößen erweitert werden. Dies erfolgt durch konstruktive Veränderungen am Messaufbau und eine verbesserte Abschirmung gegen externe Magnetfelder, inklusive gegen das Erdmagnetfeld. Es sollen Markerpartikel mit möglichst gut an die Bettpartikel angepassten physikalischen Eigenschaften mittels einer Wirbelschicht-Beschichtung hergestellt und in Messungen verwendet werden. Anhand von weiteren Laborexperimenten (Sprühgranulation und Beschichtung) sollen die aus den Simulationen und experimentellen Untersuchungen gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich des Granulatwachstums und der Beschichtungsqualität bewertet werden.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Großgeräte
MagnetischerMessplatz
Gerätegruppe
0150 Geräte zur Messung der magnetischen Materialeigenschaften
