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Theoretische Untersuchung der Ablösevorgänge reaktiv-inerter Partikelstrukturen von umströmten zylindrischen Kollektoren

Theoretische Untersuchung der Ablösevorgänge reaktiv-inerter Partikelstrukturen von umströmten zylindrischen Kollektoren
Typ:Bachelorarbeit
Datum:ab sofort
Betreuer:

M.Sc. Julian Zoller

Eine Möglichkeit zur Entfernung von Rußpartikeln aus Abgasen sind Tiefenfilter. Während des Betriebes sammeln sich Partikeln im Filter und erhöhen damit den Druckverlust. Um den Druckverlust wieder zu senken wird der Ruß aus dem Filter mittels Oxidation entfernt. Abbildung 1 zeigt die Vorgänge, die bei der Verbrennung des Rußes auf einer einzelnen Faser stattfinden. Es ist zu erkennen, dass die Rußschicht stellenweise aufbricht, die Rußagglomerate sich umlagern und auch teilweise von der Faser ablösen.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen die beobachteten Vorgänge mit einfachen Modellsystemen theoretisch berechnet werden. Mögliche Modellvorstellungen sind dabei:

  • Ein einzelnes an der Faser haftendes inertes Partikel, das angeströmt wird,
  • Mehrere an der Faser haftenden inerte Partikeln unterschiedlicher Konfiguration,
  • Ein inertes Partikel, das über reaktive Partikeln mit der Faser verbunden ist, welche abbrennen und dadurch die Haftkräfte verändern.

Die Arbeit umfasst eine Literaturrecherche des Strömungsfeldes um eine Faser, der Haftkräfte, der Fragmentation von Ruß und der Ablösung abgeschiedener Partikeln. Auf Basis dieser Literaturrecherche sollen eigene einfache Modelle entwickelt und abgeschätzt werden ab welcher Strömungsgeschwindigkeit und bei welchen Betriebsbedingungen sich Partikeln von Fasern ablösen.

 

Abbildung 1: Aufnahme der Umlagerungs- und Ablösevorgänge von Partikeln auf einer einzelnen Faser. Die Faser wird mit Luft
bei 440°C und 0,4 m/s angeströmt.