Methoden zur diskontinuierlichen und kontinuierlichen hydrodynamischen Klassierung feinster Partikeln in einer Querströmung:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Kaiserslautern
Technische Universität Kaiserslautern
[2021]
|
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte / Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik
Band 25 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Als Manuskript gedruckt |
| Beschreibung: | xiv, 159 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783959741699 |
Internformat
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
ABSTRACT
............................................................................................................................................
III
KURZFASSUNG
.......................................................................................................................................
V
FORMELZEICHEN
.................................................................................................................................
XI
1.
EINLEITUNG
...................................................................................................................................
1
1.1
MOTIVATION
.........................................................................................................................
1
1.2
STAND
DER
TECHNIK
..............................................................................................................
1
1.2.1
DEAD-END-KLASSIERUNG
..............................................................................................
2
1.2.2
SCHWERKRAFT-HYDROKLASSIERER
....................................................................................
3
1.2.3
HYDROKLASSIERUNG
IM
ZENTRIFUGALFELD
.......................................................................
3
1.2.4
HYDROKLASSIERUNG
IM
QUERSTROM
...............................................................................
4
1.3
ZIEL
DER
ARBEIT
...................................................................................................................
5
2.
PHYSIKALISCHE
GRUNDLAGEN
........................................................................................................
7
2.1
STROEMUNGSBEDINGUNGEN
DER
DYNAMISCHEN
OBERFLAECHENFILTRATION
..................................
7
2.1.1
LAMINARE
STROEMUNG
...................................................................................................
8
2.1.2
TURBULENTE
STROEMUNG
.................................................................................................
9
2.1.3
EINFLUSS
DER
FILTRATSTROEMUNG
AUF
DIE
GRENZSCHICHT
................................................
11
2.2
EINWIRKENDE
KRAEFTE
AUF
DIE
PARTIKELN
............................................................................
12
2.2.1
HYDRODYNAMISCHE
KRAEFTE
........................................................................................
12
2.2.1.1
SYMMETRISCHE
UMSTROEMUNG
VON
EINZELPARTIKELN
..........................................
12
2.2.1.2
SCHWARMEINFLUSS
AUF
DIE
GERICHTETE
PARTIKELBEWEGUNG
.................................
14
2.2.1.3
ASYMMETRISCHE
UMSTROEMUNG
VON
EINZELPARTIKELN
.......................................
16
2.2.1.4
ASYMMETRISCHE
UMSTROEMUNG
VON
PARTIKELN
INHOMOGENER
KONZENTRATION
.
19
2.2.2
PARTIKELWECHSELWIRKUNGSKRAEFTE
..............................................................................
19
2.2.2.1
ELEKTROSTATISCHE
WECHSELWIRKUNGEN
..............................................................
20
2.2.2.2
DAS
ZETA-POTENTIAL
............................................................................................
21
2.2.2.3
VAN-DER-WAALS-WECHSELWIRKUNGEN
................................................................
22
2.2.2.4
GESAMTWECHSELWIRKUNG
..................................................................................
23
VII
2.2.3
ELEKTROPHORETISCHE
KRAFT
........................................................................................
24
3.
FILTRATION
UND
KLASSIEREN
.......................................................................................................
25
3.1
TIEFENFILTRATION
..................................................................................................................
25
3.2
OBERFLAECHENFILTRATION
......................................................................................................
26
3.3
DYNAMISCHE
OBERFLAECHENFILTRATION
................................................................................
27
3.3.1
DECKSCHICHTBILDUNG
.................................................................................................
28
3.3.1.1
EINFLUSS
DER
UEBERSTROEMGESCHWINDIGKEIT
.........................................................
31
3.3.1.2
EINFLUSS
DES
FILTRATDRUCKS
.................................................................................
31
3.3.1.3
EINFLUSS
DER
FILTRATIONSDAUER
............................................................................
32
3.3.1.4
EINFLUSS
DER
MODULGEOMETRIE
...........................................................................
32
3.3.1.5
EINFLUSS
DES
PARTIKELSYSTEMS
............................................................................
33
3.3.1.6
EINFLUSS
DER
KONZENTRATION
..............................................................................
33
3.3.2
TRANSPORTMECHANISMEN
UND
DEREN
MODELLIERUNG
..................................................
33
3.3.2.1
EMPIRISCHE
MODELLE
..........................................................................................
34
3.3.2.2
PHYSIKALISCHE
MODELLE
.....................................................................................
34
3.3.2.3
MAKROSKOPISCHE
MODELLE
..................................................................................
34
3.3.2.4
MIKROSKOPISCHE
MODELLE
.................................................................................
37
3.3.2.5
UEBERLAGERTE
MODELLE
.........................................................................................
40
3.3.3
DECKSCHICHTVERHINDERUNG
UND
FILTRATFLUSSSTEIGERUNG
...........................................
41
3.3.3.1
AGGLOMERATION
DES
PARTIKELKOLLEKTIVS
.............................................................
42
3.3.3.2
RESUSPENDIERUNG
DER
DECKSCHICHT
..................................................................
42
3.3.3.3
QUERSTROMFILTRATION
MIT
UEBERLAGERTEM
ELEKTRISCHEN
FELD
................................
43
3.3.4
VERAENDERUNGEN
AM
FILTERMITTEL
(FOULING)
.............................................................
45
3.4
HYDROKLASSIEREN
...............................................................................................................
46
3.4.1
TRENNGRAD
.................................................................................................................
48
4.
VERWENDETE
MATERIALIEN
UND
IHRE
CHARAKTERISIERUNG
...........................................................
51
4.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
PARTIKELSYSTEME
..........................................................................
51
4.1.1
CALCIUMCARBONAT
......................................................................................................
53
4.1.2
QUARZFEINSTMEHL
.......................................................................................................
54
4.1.3
GLASKUGELN
................................................................................................................
55
4.1.4
ALUMINIUMOXID
........................................................................................................
57
4.2
MODULE
ZUR
HYDRODYNAMISCHEN
KLASSIERUNG
.................................................................
58
4.2.1
KONSTRUKTION
EINES
ROHRMODULS
..............................................................................
58
VIII
4.2.1.1
MODULGEOMETRIEN
.............................................................................................
58
4.2.2
KONSTRUKTION
EINES
FLACHKANALMODULS
..................................................................
62
4.2.2.1
FILTERGEWEBE
......................................................................................................
63
4.2.2.2
SCHLITZGEOMETRIE
..............................................................................................
64
4.2.2.3
UNTERSUCHUNG
DER
GEOMETRIE
MITHILFE
VON
CFD-SIMULATIONEN
...................
65
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
...................................................................................................
71
5.
DISKONTINUIERLICHE
HYDRODYNAMISCHE
KLASSIERUNG
..............................................................
73
5.1
VERSUCHSAUFBAU
..............................................................................................................
74
5.2
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
....................................................................................................
76
5.2.1
VERSUCHS
VORBEREITUNG
..............................................................................................
76
5.2.2
EINSTELLUNG
DER
STARTBEDINGUNGEN
..........................................................................
77
5.2.3
KONTROLLIERTE
DECKSCHICHTBILDUNG
..........................................................................
78
5.2.4
SPUELUNG
DES
SYSTEMS
...............................................................................................
79
5.2.5
ABLOESUNG
DER
DECKSCHICHT
.....................................................................................
80
5.2.6
ANALYSE
DER
PARTIKELKOLLEKTIVE
................................................................................
81
5.2.7
VERSUCHSAUSWERTUNG
................................................................................................
82
5.3
VERSUCHSERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
..............................................................................
82
5.3.1
EINFLUSS
DER
UEBERSTROEMGESCHWINDIGKEIT
................................................................
85
5.3.2
EINFLUSS
DER
PARTIKELKONZENTRATION
.........................................................................
90
5.3.3
EINFLUSS
DER
DAUER
DER
DECKSCHICHTBILDUNG
...........................................................
95
5.3.4
EINFLUSS
DER
STABILITAET
DES
PARTIKELSYSTEMS
.............................................................
99
5.4
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
SCALE-UP
DES
PROZESSES
.............................................................
102
5.4.1
EINFLUSS
DER
MODULLAENGE
.......................................................................................
103
5.4.2
EINFLUSS
DER
VERGROESSERTEN
MEMBRANFLAECHE
(NUMBERING-UP)
.............................
105
5.4.3
EINFLUSS
DER
EINSTROEMGEOMETRIE
...........................................................................
108
5.4.4
WIRTSCHAFTLICHE
NUTZUNG
DES
KONZEPTS
..............................................................
114
6.
KONTINUIERLICHE
HYDRODYNAMISCHE
KLASSIERUNG
.................................................................
117
6.1
VERSUCHSAUFBAU
............................................................................................................
118
6.2
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
..................................................................................................
121
6.2.1
VERSUCHSVORBEREITUNG
............................................................................................
121
6.2.2
KONTINUIERLICHE
KLASSIERUNG
.................................................................................
121
6.2.3
ANALYSE
DER
PARTIKELKOLLEKTIVE
.............................................................................
122
6.2.4
VERSUCHSAUSWERTUNG
..............................................................................................
123
IX
6.3
VERSUCHSERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
.............................................................................
123
6.3.1
EINFLUSS
DER
TRENNGEOMETRIE
.................................................................................
123
6.3.2
EINFLUSS
DER
WANDABSAUGUNG
................................................................................
128
7.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.........................................................................................
131
LITERATURVERZEICHNIS
.......................................................................................................................
135
ANHANG
...........................................................................................................................................
147
BETREUTE
STUDENTISCHE
ARBEITEN
.....................................................................................................
153
VEROEFFENTLICHUNGEN
........................................................................................................................
155
PUBLIKATIONEN
.............................................................................................................................
155
VORTRAEGE
......................................................................................................................................
156
POSTER
..........................................................................................................................................
157
LEBENSLAUF
......................................................................................................................................
159
X
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
ABSTRACT
.
III
KURZFASSUNG
.
V
FORMELZEICHEN
.
XI
1.
EINLEITUNG
.
1
1.1
MOTIVATION
.
1
1.2
STAND
DER
TECHNIK
.
1
1.2.1
DEAD-END-KLASSIERUNG
.
2
1.2.2
SCHWERKRAFT-HYDROKLASSIERER
.
3
1.2.3
HYDROKLASSIERUNG
IM
ZENTRIFUGALFELD
.
3
1.2.4
HYDROKLASSIERUNG
IM
QUERSTROM
.
4
1.3
ZIEL
DER
ARBEIT
.
5
2.
PHYSIKALISCHE
GRUNDLAGEN
.
7
2.1
STROEMUNGSBEDINGUNGEN
DER
DYNAMISCHEN
OBERFLAECHENFILTRATION
.
7
2.1.1
LAMINARE
STROEMUNG
.
8
2.1.2
TURBULENTE
STROEMUNG
.
9
2.1.3
EINFLUSS
DER
FILTRATSTROEMUNG
AUF
DIE
GRENZSCHICHT
.
11
2.2
EINWIRKENDE
KRAEFTE
AUF
DIE
PARTIKELN
.
12
2.2.1
HYDRODYNAMISCHE
KRAEFTE
.
12
2.2.1.1
SYMMETRISCHE
UMSTROEMUNG
VON
EINZELPARTIKELN
.
12
2.2.1.2
SCHWARMEINFLUSS
AUF
DIE
GERICHTETE
PARTIKELBEWEGUNG
.
14
2.2.1.3
ASYMMETRISCHE
UMSTROEMUNG
VON
EINZELPARTIKELN
.
16
2.2.1.4
ASYMMETRISCHE
UMSTROEMUNG
VON
PARTIKELN
INHOMOGENER
KONZENTRATION
.
19
2.2.2
PARTIKELWECHSELWIRKUNGSKRAEFTE
.
19
2.2.2.1
ELEKTROSTATISCHE
WECHSELWIRKUNGEN
.
20
2.2.2.2
DAS
ZETA-POTENTIAL
.
21
2.2.2.3
VAN-DER-WAALS-WECHSELWIRKUNGEN
.
22
2.2.2.4
GESAMTWECHSELWIRKUNG
.
23
VII
2.2.3
ELEKTROPHORETISCHE
KRAFT
.
24
3.
FILTRATION
UND
KLASSIEREN
.
25
3.1
TIEFENFILTRATION
.
25
3.2
OBERFLAECHENFILTRATION
.
26
3.3
DYNAMISCHE
OBERFLAECHENFILTRATION
.
27
3.3.1
DECKSCHICHTBILDUNG
.
28
3.3.1.1
EINFLUSS
DER
UEBERSTROEMGESCHWINDIGKEIT
.
31
3.3.1.2
EINFLUSS
DES
FILTRATDRUCKS
.
31
3.3.1.3
EINFLUSS
DER
FILTRATIONSDAUER
.
32
3.3.1.4
EINFLUSS
DER
MODULGEOMETRIE
.
32
3.3.1.5
EINFLUSS
DES
PARTIKELSYSTEMS
.
33
3.3.1.6
EINFLUSS
DER
KONZENTRATION
.
33
3.3.2
TRANSPORTMECHANISMEN
UND
DEREN
MODELLIERUNG
.
33
3.3.2.1
EMPIRISCHE
MODELLE
.
34
3.3.2.2
PHYSIKALISCHE
MODELLE
.
34
3.3.2.3
MAKROSKOPISCHE
MODELLE
.
34
3.3.2.4
MIKROSKOPISCHE
MODELLE
.
37
3.3.2.5
UEBERLAGERTE
MODELLE
.
40
3.3.3
DECKSCHICHTVERHINDERUNG
UND
FILTRATFLUSSSTEIGERUNG
.
41
3.3.3.1
AGGLOMERATION
DES
PARTIKELKOLLEKTIVS
.
42
3.3.3.2
RESUSPENDIERUNG
DER
DECKSCHICHT
.
42
3.3.3.3
QUERSTROMFILTRATION
MIT
UEBERLAGERTEM
ELEKTRISCHEN
FELD
.
43
3.3.4
VERAENDERUNGEN
AM
FILTERMITTEL
(FOULING)
.
45
3.4
HYDROKLASSIEREN
.
46
3.4.1
TRENNGRAD
.
48
4.
VERWENDETE
MATERIALIEN
UND
IHRE
CHARAKTERISIERUNG
.
51
4.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
PARTIKELSYSTEME
.
51
4.1.1
CALCIUMCARBONAT
.
53
4.1.2
QUARZFEINSTMEHL
.
54
4.1.3
GLASKUGELN
.
55
4.1.4
ALUMINIUMOXID
.
57
4.2
MODULE
ZUR
HYDRODYNAMISCHEN
KLASSIERUNG
.
58
4.2.1
KONSTRUKTION
EINES
ROHRMODULS
.
58
VIII
4.2.1.1
MODULGEOMETRIEN
.
58
4.2.2
KONSTRUKTION
EINES
FLACHKANALMODULS
.
62
4.2.2.1
FILTERGEWEBE
.
63
4.2.2.2
SCHLITZGEOMETRIE
.
64
4.2.2.3
UNTERSUCHUNG
DER
GEOMETRIE
MITHILFE
VON
CFD-SIMULATIONEN
.
65
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
.
71
5.
DISKONTINUIERLICHE
HYDRODYNAMISCHE
KLASSIERUNG
.
73
5.1
VERSUCHSAUFBAU
.
74
5.2
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
.
76
5.2.1
VERSUCHS
VORBEREITUNG
.
76
5.2.2
EINSTELLUNG
DER
STARTBEDINGUNGEN
.
77
5.2.3
KONTROLLIERTE
DECKSCHICHTBILDUNG
.
78
5.2.4
SPUELUNG
DES
SYSTEMS
.
79
5.2.5
ABLOESUNG
DER
DECKSCHICHT
.
80
5.2.6
ANALYSE
DER
PARTIKELKOLLEKTIVE
.
81
5.2.7
VERSUCHSAUSWERTUNG
.
82
5.3
VERSUCHSERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
.
82
5.3.1
EINFLUSS
DER
UEBERSTROEMGESCHWINDIGKEIT
.
85
5.3.2
EINFLUSS
DER
PARTIKELKONZENTRATION
.
90
5.3.3
EINFLUSS
DER
DAUER
DER
DECKSCHICHTBILDUNG
.
95
5.3.4
EINFLUSS
DER
STABILITAET
DES
PARTIKELSYSTEMS
.
99
5.4
UNTERSUCHUNGEN
ZUM
SCALE-UP
DES
PROZESSES
.
102
5.4.1
EINFLUSS
DER
MODULLAENGE
.
103
5.4.2
EINFLUSS
DER
VERGROESSERTEN
MEMBRANFLAECHE
(NUMBERING-UP)
.
105
5.4.3
EINFLUSS
DER
EINSTROEMGEOMETRIE
.
108
5.4.4
WIRTSCHAFTLICHE
NUTZUNG
DES
KONZEPTS
.
114
6.
KONTINUIERLICHE
HYDRODYNAMISCHE
KLASSIERUNG
.
117
6.1
VERSUCHSAUFBAU
.
118
6.2
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
.
121
6.2.1
VERSUCHSVORBEREITUNG
.
121
6.2.2
KONTINUIERLICHE
KLASSIERUNG
.
121
6.2.3
ANALYSE
DER
PARTIKELKOLLEKTIVE
.
122
6.2.4
VERSUCHSAUSWERTUNG
.
123
IX
6.3
VERSUCHSERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
.
123
6.3.1
EINFLUSS
DER
TRENNGEOMETRIE
.
123
6.3.2
EINFLUSS
DER
WANDABSAUGUNG
.
128
7.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
131
LITERATURVERZEICHNIS
.
135
ANHANG
.
147
BETREUTE
STUDENTISCHE
ARBEITEN
.
153
VEROEFFENTLICHUNGEN
.
155
PUBLIKATIONEN
.
155
VORTRAEGE
.
156
POSTER
.
157
LEBENSLAUF
.
159
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