Wachstum und Abscheidung von Aerosolen in naßarbeitenden Systemen:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 3]
440 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 1996 |
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| adam_text | Titel: Wachstum und Abscheidung von Aerosolen in naßarbeitenden Systemen
Autor: Schenkel, Andreas
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Andreas Schenkel, Leonberg Wachstum und Abscheidung von Aerosolen in naßarbeitenden Systemen Reihe 3 : Verfahrenstechnik Nr. 440 VM VERLAG
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Liste der Formelzeichen....................................................................................................VH 1 Fülleitung...........................................................................................................................1 1.1 Aerosolproblematik..............................................................................................................................1 1.2 Energiesparende Naßabscheidung von Aerosolen...............................................................................1 1.3 Ziel der Arbeit......................................................................................................................................3 2 Stand des Wissens beim Wachstum und der Abscheidung von Aerosolen.....................4 2.1 Aerosolbildung......................................................................................................................................4 2.1.1 Aerosolklassen................................................................................................................................4 2.1.2 Teilaspekte der Aerosolbildung.......................................................................................................5 2.1.3 Keimbildung...................................................................................................................................6 2.2 Koagulation.........................................................................................................................................10 2.3 Aerosolwachstum durch Kondensation.............................................................. 12 2.3.1 Gassättigung.................................................................................................................................12 2.3.2 Übersättigung des
Gasstroms........................................................................................................15 2.3.3 Wachstumsgeschwindigkeit..........................................................................................................17 2.3.4 Ziele der eigenen Wachstumsuntersuchungen...............................................................................18 2.4 Aerosolabscheidung in Naßwäschern.................................................................................................19 2.4.1 Naßabscheidertypen......................................................................................................................19 2.4.2 Trägheitsabscheidung...................................................................................................................21 2.4.3 Turbulente Diffusion....................... 26 2.4.4 Elektrostatik.................................................................................................................................29 2.4.5 Brownsche Molekularbewegung und Diffusion.............................................................................33 2.4.6 Diffusiophorese und Stefan-Strom.................................................................................................36 2.4.7 Thermophorese.............................................................................................................................39 2.4.8 Fazit für die Modellierung............................................................................................................40 3 Modellierung eines Naßabscheiders................................................................................42 3.1 Allgemeine Vorbemerkungen.............................................................................................................42 3.2 Turbulente
Zweiphasenströmung......................................................................................................43 3.2.1 Impuls- und Massenbilanz für die Gasphase..................................................................................43 3.2.2 Turbulenzmodell...........................................................................................................................45 3.2.3 Impuls- und Massenbilanz für die Tropfen....................................................................................48 3.2.4 Wärme- und Stoffübergang...........................................................................................................53 3.3 Aerosolabscheidung............................................... 56 3.3.1 Veränderung der Partikelkonzentration im Abscheider.................................................................56 3.3.2 Trägheitsmechanismen.................................................................................................................58 3.3.3 Elektrostatische Mechanismen................... 58 3.3.4 Diffusionsmechanismen................................................................................................................59 3.4 Nachabscheider und Gesamtabscheidegrad......................................................................................62 3.5 Numerische Lösung der Modellgleichungen......................................................................................62 4 Experimenteller Teil........................................................................................................64 4.1 Versuchsanlage...................................................................................................................................64 4.1.1 Gesamtkonzept.............................................................................................................................64 4.1.2
Aerosolgenerierung.......................................................................................................................66 4.1.3 Gaskonditionierung.......................................................................................................................70
VI Inhaltsverzeichnis 4.1.4 Zerstäubungseinrichtungen und Agglomerationszone...................................................................72 4.1.5 Tropfenabscheider........................................................................................................................74 4.2 Gravimetrische und naßchemische Messungen.................................................................................75 4.3 Drei-Wellenlängen-Extinktionsverfahren.........................................................................................77 4.3.1 Einsatzbedingungen......................................................................................................................77 4.3.2 Meßprinzip....................................... 78 4.3.3 Aufbau und Einsatz des Meßverfahrens........................................................................................80 4.3.4 Sensitivitätsanalyse.......................................................................................................................82 4.3.5 Referenzmessungen......................................................................................................................89 5 Ergebnisse und Diskussion...........................................................................................95 5.1 Aerosolerzeugung...............................................................................................................................95 5.1.1 NH 4 CI-Aerosole............................................................................................................................95 5.1.2 HCl-Aerosole................................................................................................................................98 5.1.3 Weitere Säureaerosole..................................................................................................................101 5.1.4
SiOz-Staub...................................................................................................................................103 5.1.5 Vergleich der generierten mit technischen Aerosolen...................................................................103 5.1.6 Fazit der Aerosolerzeugung.........................................................................................................105 5.2 Aerosolwachstum durch Gassättigung..............................................................................................105 5.2.1 Salzaerosole.................................................................................................................................105 5.2.2 Säureaerosole...............................................................................................................................108 5.2.3 Vergleich zwischen hygroskopischen und nicht hygroskopischen Aerosolen................................112 5.3 Aerosolwachstum durch Dampfzugabe.............................................................................................114 5.4 Aerosolabscheidung mit feinzerstäubenden Düsen..........................................................................118 5.4.1 Tropfengrößenmessungen............................................................................................................118 5.4.2 Nachabscheider...........................................................................................................................120 5.4.3 Simulation der Zweiphasenströmung...........................................................................................125 5.4.4 Vergleich von experimentellen mit theoretischen Abscheidegraden.............................................130 5.4.5 Vergleich Einstoff- und Zweistoffdüse.........................................................................................131 5.4.6 Einfluß der
Düsenbetriebsparameter............................................................................................133 5.4.7 Einfluß der Gasverweilzeit...........................................................................................................138 5.4.8 Beitrag der einzelnen Mechanismen............................................................................................139 5.4.9 Vergleich mit Messungen und Berechnungen aus der Literatur....................................................143 5.5 Aerosolabscheidung im Venturiwäscher..................... ..145 5.6 Energiebetrachtungen.......................................................................................................................146 5.6.1 Energiebedarf zur Aerosolvergrößerung.......................................................................................146 5.6.2 Energiebedarf für die Abscheidung..............................................................................................148 5.6.3 Auslegungskriterien für Naßabscheider........................................................................................150 6 Zusammenfassung....................................................... 154 Anhang A Herleitung des Ein-Gleichungsmodells (k-Modell)........................................156 Anhang B Zusammenfassung und Normierung der Modellgleichungen........................ 158 A) Zusammenfassung der Modellgleichungen........................................................................................158 B) Normierung der Modellgleichungen..................................................................................................160 Anhang C Durchmesserdefinitionen................................................................................164 Anhang D Brechungsindizes der untersuchten Aerosolpartikeln...................................165
Literaturverzeichnis..........................................................................................................168
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