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Simulation von Umlagerungsvorgängen abgeschiedener Partikelstrukturen im Innern der Filterstruktur von Filtern zur Gasreinigung

Simulation von Umlagerungsvorgängen abgeschiedener Partikelstrukturen im Innern der Filterstruktur von Filtern zur Gasreinigung
chair:Reactive Particle Layers
type:Master Thesis
time:as of now
tutor:

Prof. Dr.-Ing. habil. Achim Dittler

Partikelfiltersysteme werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen zur Abscheidung von Partikeln auf feststoffbeladenden Gasströmungen mit dem Ziel der Produktgewinnung oder Emissionsminderung eingesetzt.

Im Bereich der Emissionsminderung haben sich keramische Querstromfilter in mobilen und stationären Anwendungen zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren seit einigen Jahren etabliert. Es ist bekannt, dass das Alterungsverhalten dieser Filter wesentlich von sog. Ascheablagerungen beeinflusst wird. Diese führen mit zunehmender Einsatzdauer zu einem unerwünschten Anstieg des Restdruckverlusts, so dass die Filter in bestimmten Intervallen ausgebaut und gereinigt bzw. unter Umständen auch ersetzt werden müssen.

Im Zusammenhang mit dem Einsatz hochporöser Filterstrukturen zur Partikelabscheidung in mobilen Anwendungen wird berichtet, dass eine Aschepenetration durch die Filterstruktur hindurch erfolgt. Bislang sind die grundlegenden Mechanismen dieses Penetrationsvorgangs noch nicht grundlegend verstanden.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen daher erste theoretische Überlegungen zu Mechanismen der Penetration bereits abgeschiedener, inerter Partikeln durch Filtermedien hindurch angestellt werden. Hierzu soll die Software „Geodict“ eingesetzt werden. Mit dieser ist es möglich, das Filtrationsverhalten von Partikelfiltern zu simulieren.

Mit Hilfe der Software soll die Abscheidung eines Partikelkollektivs, welches aus inerten und reaktiven Partikeln unterschiedlicher Größe besteht, aus der Gasphase für Filter unterschiedlichen strukturellen Aufbaus (u.a. Porosität) simuliert werden. Nach erfolgter Analyse der hierbei entstandenen Partikeldepositionsmuster im Innern sollen Überlegungen angestellt werden, wie sich die Partikelstrukturen bei veränderten Haftkräften zwischen den Partikeln bzw. zwischen Partikeln und der Oberfläche verhalten. Die Änderung der Haftkräfte soll dabei durch die Umwandlung der reaktiven Partikeln beschrieben werden. Es gilt, theoretisch zu klären, ob hierdurch bereits abgeschiedene, inerte Partikeln wieder freigesetzt bzw. unter den herrschenden lokalen Strömungsverhältnissen von der Oberfläche abgelöst und auf die Reingasseite des Filters gelangen können.