Das Schrumpfungs- und Rißbildungsverhalten von Filterkuchen:
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Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Das Schrumpfungs- und Rißbildungsverhalten von Filterkuchen
Autor: Wiedemann, Thomas
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VW Dipl.-Ing. Thomas Wiedemann, Mühlheim Das Schrumpfungs- und Rißbildungsverhalten von Filterkuchen Reihe 3 : Verfahrenstechni k Nr. 453 VW VERLAG
- V- Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung 1 1.2 Zielsetzung / Aufgabenstellung 4 2 Stand des Wissens und der Technik 6 2.1 Entwässerung kompressibler Filterkuchen 6 2.1.1 Kinetik und Gleichgewicht 6 2.1.2 Kompressibilität / Kompressionsmechanismen 10 2.1.3 Einfluß der Konsolidierung auf entwässerungstechnisch relevante Größen 14 2.2 Schrumpfrißbildung 15 2.2.1 Beschreibung des Schrumpfungsvorgangs 16 2.2.1.1 Physikalische Ursachen der Schrumpfung 16 2.2.1.2 Schrumpfungsverhalten 20 2.2.2 Beschreibung des Rißbildungsvorgangs 27 2.2.2.1 Physikalische Ursachen der Rißbildung 27 2222 Rißbildungsverhalten 31 2.2.3 Folgen der Schrumpfrißbildung 33 2.2.4 Beeinflussung der Schrumpfrißbildung und ihrer Folgen 34 2.2.5 Meßverfahren und Beurteilungsmethoden 39 3 Auswahl und Charakterisierung der untersuchten Stoffsysteme 43 3.1 Auswahl der untersuchten Stoffsysteme 43 3.2 Charakterisierung der untersuchten Stoffsysteme 43 3.2.1 Herkunft / Entstehung / Zusammensetzung 44 3.2.2 Feststoff- / Suspensionscharakteristika 46 4 Experimentelle Methoden 57 4.1 Untersuchungen zum Entwässerungsverhalten 57 4.1.1 Stempelpresse 57 4.1.1.1 Aufbau und Funktionsweise 57 4.1.1.2 Versuchsdurchführung 59 4.1.2 Charakterisierung der Haufwerksstruktur 61
-VI- 4.2 Untersuchungen zum Schrumpfungs- und Rißbildungsverhalten 62 4.2.1 Versuchsapparaturen 62 4.2.1.1 Standard-Drucknutsche 62 4.2.1.2 Modifizierte Versuchsaufbauten 64 4.2.2 Experimentelle Bestimmung der Filterkuchenschrumpfung 66 4.2.3 Dokumentation und Auswertung der Schrumpfrißbildung 72 4.3 Untersuchungen zur Festigkeit von Filterkuchen 73 4.3.1 Scher-/ Biegefestigkeit 74 4.3.2 Härtebestimmung 77 5 Experimentelle Ergebnisse zum Schrumpfrißbildungsverhalten 78 5.1 Charakteristischer Schrumpfungsverlauf 78 5.2 Beeinflussung des Schrumpfungsverhaltens 82 5.2.1 Einfluß des Preßdrucks 83 5.2.2 Einfluß der Oberflächenspannung 90 5.2.3 Einfluß der Partikelgrößenverteilung 9,9 5.2.3.1 Einfluß der mittleren Partikelgröße 99 5.2.3.2 Einfluß der Verteilungsbreite 103 5.2.3.3 Alternative experimentelle Vorgehensweisen 106 5.2.4 Einfluß des Zetapotentials HO 5.2.5 Einfluß der Flüssigkeitsviskosität H3 5.3 Besonderheiten beim Schrumpfungsverhalten H5 5.4 Gegenüberstellung der verschiedenen Versuchsprodukte 122 5.5 Räumliches Schrumpfungsverhalten 128 5.6 Vergleich zwischen mechanischem und thermischem Flüssigkeitsentzug 126 5.7 Korrelation von Schrumpfungs- und Rißbildungsverhalten 140 5.7.1 Zielsetzung/Vorgehensweise 140 5.7.2 Einfluß des Preßdrucks 141 5.7.3 Einfluß anderer Parameter 146 5.8 Einfluß experimenteller Randbedingungen auf die Versuchsergebnisse 146 5.8.1 Schrumpfung 146 5.8.2 Rißbildung 148
- vn- 5.9 Anwendbarkeit auf andere Verfahrens- / Prozeßbedingungen 148 5.9.1 Einfluß des Konsolidierungsgrades 149 5.9.2 Be- und entlastete Filterkuchen 150 5.9.3 Waschung von Filterkuchen 151 5.10 Praktische Vorgehens weise 152 6 Abhängigkeit des Konsolidierungsverhaltens vom Preßdruck 155 6.1 Analyse der Filterkuchenstruktur 156 6.1.1 Gleichgewichtsporenziffer 156 6.1.2 Porenradienverteilung 158 6.1.3 Volumenspezifische Oberfläche 161 6.1.4 REM-Aufnahmen 162 6.2 Ermittlung der Auswirkungen auf entwässerungstechnisch relevante Kenngrößen 164 6.2.1 Einfluß auf den Konsolidierungsvorgang 164 6.2.2 Einfluß auf eine nachgeschaltete Gasdifferenzdruckentfeuchtung 166 6.3 Festigkeitsuntersuchungen 169 6.3.1 Bestimmung von Scher- und Biegefestigkeit 169 6.3.1.1 Einfluß des Preßdrucks 170 6.3.1.2 Einfluß der Sättigung 174 6.3.2 Härtebestimmung 176 6.4 Modellvorstellung zur Preßdruckabhängigkeit des Konsolidierungsverhaltens 178 7 Verfahrenstechnische Maßnahmen zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Schrumpfrißbildung 182 7.1 Möglichkeiten der Filterkuchenpressung bei kontinuierlichen Filtern 182 7.2 Einsatz von Decktuch /-kuchen 186 7.3 Gezielte Vorschädigung des Filterkuchens 188 8 Zusammenfassung 193 Anhang 199 Symbolverzeichnis 228 Literaturverzeichnis 233
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