Experimental Investigations and CFD Simulations on Particle Depositions in Gas Cyclone Separators

Titel in Übersetzung: Experimentelle Untersuchungen und CFD-Simulationen zu Wandablagerungen in Gaszyklonen

Joseph Houben

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Wandablagerungen in Zyklonabscheidern sind in der Praxis problematisch, da sie den Abscheidegrad, die Produktqualität und den Druckverlust beeinflussen. Eine regelmäßige Reinigung des Zyklons wird notwendig, mit abnehmender Zeiteffizienz und höheren Kosten als Folge. Es wird mit Modellen aus der Literatur eruiert, welche Kräfte und Energien einen signifikanten Anteil an der Partikel-Wand-Haftung in Zyklonen haben. Diese Haftung kann mit zwei unterschiedlichen Modellen, die auf Energieerhaltung bzw. dem Gleichgewicht aus Kräften und Momenten beruhen, beschrieben werden. Die Modelle wurden in ”Computational Fluid Dynamics” (CFD) Simulationen im kommerziellen Software Packet ansys Fluent 13.0 implementiert. In diesen Simulationen wird das Geschwindigkeitsfeld der kontinuierlichen Phase mit dem ”Reynolds Stress Turbulence Model” dargestellt. Die Berechnung der Partikelbahnen beruht auf der Langrange-Betrachtung. Als Phasenkupplung wird die Einwegkupplung verwendet und turbulente Partikelbewegungen werden mit dem ”Discrete Random Walk” Modell, mit einer willkürlichen Wirbelexistenzzeit, erläutert. Die Ablagerungskriterien werden in vom Benutzer definierten Randbedingungen festgelegt. Die Ergebnisse von den in den Simulationen gefundenen Ablagerungen werden mit den Ablagerungen aus Versuchen verglichen. Die relative abgelagerte Masse, sowie die Positionen und Korngrößeverteilungen der Ablagerungen, dienen hierbei als Vergleichskriterien. Da bei Simulationen mit den originalen Ablagerungsmodellen große Unterschiede zwischen Versuchs- und Simulationsergebnissen festgestellt wurden, wurde ein neues Modell entwickelt. Dieses Modell adaptiert die Aufprallgeschwindigkeit von Partikeln an der Wand und die Wahrscheinlichkeit, mit der es zu einem Aufprall kommt. Mit dem neuen Modell werden Wandablagerungen im Zyklon physikalisch korrekter vorhergesagt.
Titel in ÜbersetzungExperimentelle Untersuchungen und CFD-Simulationen zu Wandablagerungen in Gaszyklonen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Raupenstrauch, Harald, Beurteiler A (intern)
  • Weiß, Christian, Beurteiler B (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2011

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

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