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Umfassende numerische Simulation zur rechnerischen Auslegung von Zentrifugen

Umfassende numerische Simulation zur rechnerischen Auslegung von Zentrifugen
Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Simon Hammerich

Förderung:

Allianz Industrie und Forschung (AIF)

Bei industriellen Prozessen fallen Suspensionen als Zwischen- oder Endprodukte an. In der Regel ist nicht die Suspension als Ganzes, sondern nur eine der beiden Phasen, die kontinuierliche flüssige oder die disperse feste Phase, das Wertprodukt und daher eine nachgeschaltete Phasentrennung notwendig ist. Aus Kostengründen wird oft eine mechanische Fest-Flüssigtrennung durchgeführt. Eine apparative Umsetzung einer mechanischen Fest-Flüssigtrennmethode stellen Zentrifugen dar, welche auf der beschleunigten Phasentrennung mittels Zentrifugalkräften basieren und Dichteunterschieden zwischen den Phasen ausnutzen. Jedoch gibt es zur Auslegung von Zentrifugen nur einfache analytische Ansätze zur Beschreibung der Strömungsbedingungen innerhalb der Apparate, welche jedoch maßgeblich den Trennvorgang bestimmen. Dies führt zu starken Unterschieden zwischen der theoretisch berechneten und der experimentell bestimmten Trenneffizienz. Daher sind in Zeit und Geld kostenintensive Experimente notwendig um Zentrifugen richtig auslegen zu können. Inzwischen gibt es mit der numerischen Strömungssimulation und mit der immer weiterwachsenden Rechenleistung eine Alternative um Strömungsvorgänge zu untersuchen, welche experimentell gar nicht oder nur sehr schwer zugänglich sind. Jedoch fehlen bisher geeignete Methoden um eine vollständige Befüllung mit Rückkopplung des entstehenden Sedimentes auf die Flüssigkeit zu simulieren.

Daher soll ich im Zuge meines Projektes eine numerische Simulationsmethode entwickeln werden mit welcher es gelingt die Befüllung einer Zentrifuge zu berechnen. Dabei soll nicht nur der Sedimentaufbau und die Veränderung der Strömung durch das Sediment, sondern speziell auch das Fließverhalten des Sedimentes und somit die Sedimentbewegung in der Zentrifuge mit betrachtet und berücksichtigt werden.