Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

Grundlegende Aufklärung des Einflusses der lokalen Ölverteilung auf das Abscheideverhalten von Koaleszenzfiltern bei der Gasreinigung

Als Ölnebel werden gasgetragene, submikrone Öltröpfchen bezeichnet. Oftmals entsteht dieser als unerwünschtes Nebenprodukt, z.B. bei ölgeschmierten Schraubenkompressoren. Es wird daher an Lösungen gearbeitet diese Ölemissionen aus einer Vielzahl an Gründen zu reduzieren (Gesundheitsschutz, Dauererhaltung von Bauteilen). Eine gängige und effiziente Methode die Tröpfchen vom Gasstrom zu trennen, ist die Verwendung von Koaleszenzfiltern aus Glasfaserpapieren.

Im Gegensatz zur Abscheidung von festen Partikeln bilden sich entlang der Fasern keine dendritischen oder kompakten, porösen Strukturen, sondern Ketten von Tropfen aus. Abhängig von der Benetzbarkeit und Rauigkeit der Fasern, sowie dem Tropfenvolumen und dem Faserdurchmesser, liegt das Öl in Form von kanisterförmigen „barrel shape“ Tropfen oder muschelförmigen „clam shell“ Tropfen vor (siehe Abbildung). An den Grenzflächen kann es zudem zur Bildung eines Ölfilms kommen.

Abbildung: REM Aufnahme von verfestigten Tropfen an Filterfasern eines benetzbaren Mediums

Schwerpunkt dieser Arbeit ist es grundlegend zu klären, wie bereits abgeschiedenes Öl in Ölnebelfiltern die Abscheideeffizienz verändert. Mittels µ-CT Aufnahmen (siehe Video) und Bildauswertung sollen Kenngrößen wie Benetzungswinkel, Abstand, Anordnung und Durchmesser der koaleszierten Tropfen auf den Fasern ermittelt werden. Neben dem mittleren Ölmengenanteil bzw. der globalen mittleren Sättigung, soll auch die lokale Ölverteilung auf unterschiedlichen Größenskalen (gesättigte und schwach gesättigte Bereiche, lokale nahezu geschlossenen Ölfilme) Berücksichtigung finden. Dabei soll die Veränderung der Abscheideleistung durch abgeschiedenes Öl erforscht, sowie die Gesamtabscheideleistung unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Sättigungen und Ölanlagerungsstrukturen in Strömungsrichtung untersucht werden.

Video: µ-CT Scan von Ölstrukturen (braun) auf Fasern (gelb: Mikroglasfasern; grün: PE-Fasern) eines benetzbaren Mediums (Maße: 350 x 350 x 160 µm).