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Implementierung und Validierung von einer Laserschnitt-Technik zur Charakterisierung der Partikel-Ablösung von einer elastischen Einzelfaser

Implementierung und Validierung von einer Laserschnitt-Technik zur Charakterisierung der Partikel-Ablösung von einer elastischen Einzelfaser
type:Master Thesis
time:as of now
tutor:

M.Sc. Lukas Poggemann

Bei Tiefenfiltern findet die Partikelabscheidung in der porösen Filterstruktur des Filterkörpers statt. Dabei akkumuliert sich über die Fitrationsdauer immer mehr Material im Inneren des Filters, das zu einer Erhöhung des Druckverlustes und des Abscheidegrades führt. Die Auslegung von Tiefenfiltern beruht auf Erkenntnissen über grundlegende Abscheide- und Haftvorgänge an Einzelfasern.

Tiefenfilter bestehen häufig aus starren Fasern. Die Filter werden bei Filtergeschwindigkeiten von unter 1 m/s betrieben, da es bei höheren Geschwindigkeiten zunächst zum Abprallen und dann zum Ablösen von Partikeln und Partikelagglomeraten kommt. Aufgrund umfangreicher Forschungsarbeiten ist über das Ablösen und Anhaften von Partikelstrukturen an starren Einzelfasern eine große Expertise vorhanden. Zu nennen sind hierbei die Arbeiten von Löffler, Schweers, Müller und Schollmeier. Jedoch gibt es derzeit kaum Wissen über das Verhalten von Partikelstrukturen auf einer elastischen Faser während der Anströmung und Dehnung.

Erste einfache Vorversuche haben gezeigt, dass es bei Dehnung einer Filterfaser unter Anströmung mit geringen Geschwindigkeiten (u << 1 m/s) zu Ablösung von Agglomeraten kommen kann. Für tiefergehende Untersuchungen soll eine neue Anlage konstruiert werden, mit der Ablösevorgänge an elastischen Einzelfasern charakterisiert werden können. Da das Beladen der Faser jedoch mit Partikeln im Bereich 4- 20 µm stattfindet, die abgelösten Agglomerate aber im Größenbereich von 100 – 600 µm (nach Vorversuchen) liegen, sind zwei unterschiedliche Partikelmesstechniken in der Anlage zu installieren.

Für die Erfassung von Einzelpartikeln wird das Prinzip der optischen Partikelzählung verwendet. Für die Analyse der Agglomerate und Partikelstrukturen während des Dehnvorgangs soll eine Laser-Lichtschnitt-Technik (nach Wurster et al. 2015) verwendet werden. Diese muss allerdings für die vorliegende Anwendung angepasst, integriert und kalibriert werden.

Die groben Arbeitsschritte sind wie folgt unterteilt und können nach Absprache und Fortschritt des Projekts angepasst werden:

  • Einarbeitung in die Thematik
  • Erstellung eines Arbeitsplans
  • Literaturrecherche
  • Entwicklung und Konstruktion von Messkonzept in Zusammenspiel mit anderen Anlagenkomponenten
  • Auswahl der Komponenten (optional)
  • Validierung von Messtechnik
  • Weiterentwicklung des Messprotokolls und der Messroutine
  • Inbetriebnahme von Messtechnik und erste Versuche zur Erfassung von Partikelstrukturen

Was du für die Arbeit mitbringen solltest:

  • Interesse am Themengebiet und Spaß an theoretischer sowie praktischer Arbeit
  • Hohes Maß an Selbstständigkeit
  • Zielorientiertes Arbeiten und Flexibilität
  • Kommunikationsfähigkeit

Wenn du Fragen zum Thema oder Interesse an der Arbeit hast, kannst du mir gerne eine Mail schreiben.