Die Textilindustrie zählt zu den energieintensivsten Branchen des produzierenden Gewerbes. Etwa 45 - 50 % der Energiekosten in der Faservorbereitung entfallen auf den pneumatischen Fasertransport. Um Verstopfung der Fördersysteme sowie die Schädigung und Kompaktierung der Fasern zu vermeiden, sind die Förderventilatoren meist um rund 30 % überdimensioniert und werden bei maximaler Drehzahl betrieben. Ziel der Entwicklung ist die Reduzierung der Luftgeschwindigkeit um mindestens 30 %.
Die Möglichkeiten zur geometrischen Optimierung der Fördersysteme sind baulich bedingt begrenzt. Das größte Potenzial ist durch die Reduzierung der Luftgeschwindigkeit und damit der Drehzahl der Förderventilatoren gegeben. In der Dissertation wird daher ein Mess- und Regelungssystem entwickelt, mit dem die Drehzahl des Förderventilators in Abhängig des Transportzustandes der Fasern und der Flocken energieoptimiert geregelt wird.
Als signifikanteste Messgrößen für den Transportzustand werden der Verteilungsgrad der Fasern sowie die zeitliche Förderschwankung des Faserstromes ermittelt. Aus den Versuchen an einem industriellen Fasertransportsystem wird ein Systemmodell abgeleitet. Für die Ermittlung des Transportzustandes wird ein Sugeno-Netz entwickelt. Die Validierung der Zustandserkennung erfolgt sowohl anhand der Modell- als auch der Rohdaten aus dem Industrieversuch.
Die Reduzierung der Luftgeschwindigkeit um 30 % führt zu einer Minderung des Energieverbrauchs um rund 65 %. Für einen mittelgroßen Förderventilator mit 12,5 kW Leistung resultiert ein jährliches Einsparpotenzial von rund 9.000 €. Die Amortisationsdauer beträgt 1 Jahr. Im Industrieversuch ist je nach gewünschtem Transportzustand eine Energieeinsparung von bis zu 74 % möglich.
Aktualisiert: 2021-09-30
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Die Faservorbereitung ist eine Kombination aus Prozessen, die der Spinnereivorbereitung oder der trockenen Vliesbildung vorgelagert sind. Die Auswahl der Prozesse ist an die weitere Verarbeitung angepasst und in hohem Maße entscheidend für die Produktqualität. Die Prozesse der Faservorbereitung umfas-sen die Schritte Ballenvorlage, Dosierung, Faseröffnung und -reinigung, Mischung sowie die Förderung der Fasern in die Speiseeinheit des folgenden Prozesses [FA12]. Der Transport der Fasern zwischen den einzelnen Prozessschritten erfolgt nahezu ausnahmslos durch pneumatische Fasertransportsysteme.
Die Textilindustrie zählt zu den energieintensivsten Branchen des produzieren-den Gewerbes. Der Energieverbrauch ist vor dem Hintergrund steigender Energiepreise ein wichtiges Investitionskriterium. Etwa 45 - 50 % der Energiekosten in der Faservorbereitung entfallen auf den pneumatischen Fasertransport. Die Optimierung des Energieverbrauchs pneumatischer Fasertransportsysteme hat daher großes Potenzial für die Senkung des Energieverbrauchs der gesamten Faservorbereitung.
Mit diesem Buch soll daher ein Basiswerk für die Betrachtung der physikalischen Effekte im pneumatischen Transport von Fasern geschaffen werden. Nach einer kurzen Beschreibung der Prozesse der Faservorbereitung erfolgt zunächst eine Einführung in die relevanten Bereiche der technischen Strömungsdynamik. Darauf aufbauend werden die Grundlagen des pneumatischen Transportes von Schüttgütern aus dem Stand der Technik aufbereitet. Schließlich werden die Grundlagen des pneumatischen Fasertransportes beschrieben.
Basierend auf den Grundlagen werden abschließend Konzepte für die energetische Optimierung des pneumatischen Fasertransportes vorgestellt und anhand von Rechenbeispielen diskutiert und bewertet.
Aktualisiert: 2021-06-23
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Im Forschungsvorhaben RecyCarb wurde eine qualifizierte Wertschöpfungskette für rezyklierte Carbonfasern (rCF) initiiert, die deren qualitativ hochwertige und nachhaltige Ver-wendung in anspruchsvollen Faserverbundbauteilen der Automobil- und Luftfahrtindustrie sowie im Bereich der Sportgeräte oder Medizintechnik gestattet. Die technologische Lücke zwischen am Markt verfügbaren Abfallmaterialien und deren funktionellen Wiedereinsatz konnte weiter geschlossen werden. Alle wesentlichen Projektziele konnten erreicht werden:
- Upscaling des Prozesses der Vliesstoffherstellung aus rCF
- Aufbau eines prozessbegleitenden Monitorings von Qualitätsparametern
- Erfolgreiche Prozessführung im Airlay- und Krempelverfahren
- Verarbeitung unterschiedlicher Produktionsresten und Pyrolysefasern, pur oder in Mischung mit Thermoplastfasern
- Prepregherstellung aus rCF-Vliesstoffen und Verarbeitung zu rCFK
- Verfestigung der rCF-Vliesstoffe durch Vernadeln oder im Nähriwkrverfahren (Typ Maliwatt)
- Online-Überwachung der Faserorientierung nach unterschiedlichen Prozessstufen im Krempel- und Airlayverfahren
Die Ergebnisse belegen die Mehrfachnutzung der Fasern durch Wiedereinsatz sowie die weitgehende Vermeidung von Downcycling der energieintensiv hergestellten Carbonfasern.
Aktualisiert: 2022-04-24
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