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Beitrag zur Analyse von kinetischen Einflüssen auf die Wirbelschicht-Sprühagglomeration

Autor :Robert Hampel
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik
Datum :01.11.2010
 
Dokumente :
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Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Die vorliegende Arbeit gliedert sich in drei Teile. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung der Wirbelschicht-Sprühagglomeration. Hierbei werden Ausführungen zur Modellierung mit Populationsbilanzen gegeben. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist die Beschreibung von Aggregationskernen als Bestandteil der Agglomerationskinetik. Darüber hinaus wird die Modellierung des Agglomerationsprozesses unter Berücksichtigung der Wärme- und Stoffübertragung in der Wirbelschicht beschrieben. Aufbauend auf dem von Peglow (2005) vorgeschlagenen Modell erfolgt die Beschreibung von Massen- und Energiebilanzen zwischen Gas und Feststoff in Kombination mit der populationsdynamischen Berechnung der Aggregation. Im zweiten Abschnitt werden experimentelle Untersuchungen zur Agglomeration in einer Wirbelschichtanlage im Labormaßstab dokumentiert. Ein besonderes Interesse bei den Untersuchungen gilt der präzisen Messung von Gasfeuchten mit Hilfe der Infrarot-Spektroskopie. In einer Bilanzierung werden die gemessenen Gasfeuchten genutzt, um die mittlere Partikelfeuchte im Prozessverlauf zu erhalten. Hierfür werden sowohl die Kalibrierung als auch verschiedene Bilanzprüfungen des Systems dokumentiert. Im Ergebnis gelingt die Schließung der Wassermassenbilanz. Umfangreiche experimentelle Untersuchungen zur Agglomeration werden durchgeführt, um die eingeschränkte Datenlage zu erweitern. Hierbei werden Parametervariationen bezüglich Temperatur, Gasmassenstrom, Binderkonzentration und Eindüsungsrate detailliert ausgewertet. In den Experimenten kommen poröse γ-Al2O3-Partikel und unporöse Partikel aus Glas zum Einsatz. Die Entwicklung der Partikelgrößenverteilung wird im Prozessverlauf durch die Entnahme von Proben beschrieben. Hierbei können eindeutige Tendenzen bezüglich des Partikelwachstums erkannt werden. Darüber hinaus wird eine Methodik entwickelt, eine kumulative Verteilung der Partikelfeuchte im Prozessverlauf zu bestimmen. Die erhaltenen Daten zeigen, dass keine signifikante Verteilung der Feuchte über der Partikelgröße zu beobachten ist. Im letzten Teil werden die Ergebnisse aus den Experimenten und der Modellierung diskutiert. Hierbei lässt sich feststellen, dass die Beschreibung der Agglomeration mit Hilfe des Kerns von Peglow (2005) zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Mit Hilfe der inversen Methode werden die Aggregationseffizienzen der Experimente aus den Parametervariationen extrahiert. Die Korrelation mit der mittleren Partikelbeladung zeigt, dass eine Aufklärung des Einflusses der Partikelbeladung auf der Ebene von Populationsbilanzen nicht möglich ist. Mit der vorgestellten Modellierung lässt sich neben Prozesstemperaturen, Gasbeladungen und Partikelgrößen zeigen, dass sich keine signifikante Verteilung der Partikelbaladung ausbildet. Die erhaltenen Messdaten können zufriedenstellend beschrieben werden. Darüber hinaus wird eine Identifikation von Haupteinflüssen auf der Mikroebene vorgenommen und deren qualitativer Einfluss auf das Agglomerationsergebnis experimentell und theoretisch diskutiert. Die vorliegende Arbeit wurde mit der freundlichen Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Rahmen des Vorhabens PE 1423/1-1 “Populationsdynamische Untersuchung der Kinetik der Agglomeration in flüssigkeitsbedüsten Wirbelschichten unter Berücksichtigung der Partikelfeuchte“ in dem Zeitraum von 2006 bis 2009 angefertigt.
Schlagwörter :Agglomeration, Wirbelschicht, Partikelfeuchte, Kinetik
Rechte :Dieser Text ist urheberrechtlich geschützt
Größe :XI, 198 S.
 
Erstellt am :10.12.2010 - 12:47:50
Letzte Änderung :10.12.2010 - 12:48:40
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00009407
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