PRODUKTIONS- UND VERFAHRENSTECHNIK

Filtration           

In vielen Industriebereichen ist es nötig, die Fluide, die beispielsweise zur Kühlung, zur Reinigung oder als Schmiermittel verwendet wurden, aus ökonomischen und ökologischen Gründen zu reinigen. Dafür werden einfachere bis komplexe Filteranlagen und verschiedenen Filtrationsmethoden verwendet. Jedoch ist für die Effizienz der verschiedenen Anlagen eines entscheidend: Die richtige Anströmung der Filterelemente. Zum einen muss vermieden werden, dass ein einzelnes Filterelement ungleichmäßig angeströmt wird und dadurch an einer Stelle schneller ‚verstopft’ als an der anderen. Zusätzlich muss bei einer Reihung von Filterelementen die Gleichverteilung einer zentralen Zuströmung auf mehrere baugleiche Subsysteme sichergestellt werden.

Simulation einer Filterkolonne um eine Gleichverteilung der Anströmung zu erreichen

Eine CFD-Simulation der Filterkolonne zeigt sofort, dass sich die Strömung aus dem Zentralrohr eben nicht gleichmäßig verteilt, obwohl alle Subsysteme identisch sind (erste Abbildung). Im vorliegenden Fall wird das letzte Filterelement deutlich höher beaufschlagt als das Erste, und zwar fast doppelt so hoch. Nur mit einer Strömungssimulation lässt sich vor dem Bau des nächsten Prototypen sicher bestimmen, wie das Produkt zu verbessern ist. Im zweiten Simulationsmodell ist die geometrische Form des Zuführrohrs optimiert, um eine Gleichverteilung zu gewährleisten und ein Fehlverhalten oder eine uneffiziente Auslegung auszuschließen.

Zyklone

Bei Zyklone sind zwei Faktoren besonders wichtig: Zum einen die minimale Größe der Partikel, welche durch den Zyklon abgeschieden werden sollen, zum anderen der Druckverlust, der dadurch entsteht. Oft ist vor dem Bau eines Zyklons klar, welche Partikelgrößen abgeschieden werden müssen und auch der maximal zulässige Druckverlust ist oft aus Energie- und Kostengründen vorgegeben. Per Simulation lassen sich nun geometrische Varianten schnell und kostengünstig testen, Strömungsverläufe, Druckverlust und Abscheidewirkung ermitteln und unter Einbezug der vorgegebenen Parameter eine optimale Lösung gefunden werden.

Simulation von Zyklonen zur Optimierung des Wirkungsgrads durch Geometrieänderung

Seperatoren
Simulation eines Separators zur Optimierung des Druckverlustes

Abscheideprozesse
Simulationzur Erhöhung der Abscheideleistung

Öfen

Um Verformungen oder Verfärbungen von Produkten zu vermeiden, müssen Industrieöfen eine gleichmäßige Trocknung gewährleisten. Dazu ist eine Gleichverteilung der Wärme über den kompletten Ofenraum nötig. Diese hängt sowohl von der Platzierung der Heizkörper und der Konvektion im Ofen ab. Da die Temperaturverteilung nur schwer per Messungen über den gesamten Ofenraum ermittelt werden kann, bietet sich eine Wärmeberechnung an. Die Simulation kann so eine ungleichmäßige Verteilung aufdecken und anhand verschiedenen Varianten (veränderte Luftzufuhr, variierte Position der Heizkörper) eine optimale Lösung ermitteln.