Kühlschmierstoffnebel entstehen bei vielen Verfahren der Metallbearbeitung. Sie sind gesundheitsgefährdend und erfordern einen hohen Energieaufwand für die Abscheidung. Tropfenverdunstung kann sowohl die Messung als auch die Abscheidung von Kühlschmierstoffnebeln deutlich erschweren. Das kann zu erheblichen Fehleinschätzungen des Aerosolzustands, der Abscheidemechanismen und der Abscheideleistung untersuchter Geräte führen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Versuchsanlage zur Erzeugung, Charakterisierung und Abscheidung von Kühlschmierstoffnebeln aufgebaut. Ein neu entwickeltes hydrostatisches Dosiersystem für einen Aerosolgenerator gewährleistet eine konstante Zusammensetzung des Nebels. Eine neu entwickelte Absorptionsstufe wurde in den Kühlschmierstoffabscheider integriert. Mit dem neuen Simulationsprogramm AerSolve wurde das Aerosolverhalten in Rohrleitungen, Abscheidern, Probenahmesystemen und in der Absorptionsstufe berechnet. Auch der Wärme- und Stoffaustausch mit dem Absorptionsmittel oder abgeschiedenen Tropfen auf Filterfasern wurde berücksichtigt. Es wurde erstmals der Verdunstungseinfluss auf die Messung des Fraktionsabscheidegradverlaufs simuliert. Dadurch wird ein thermodynamisches Gesamtverständnis des Systems erreicht, mit dem eine optimale Strategie zur Vermeidung und zur Abscheidung von Kühlschmierstoffemissionen gefunden werden kann. Ein neues HTU-NTU-Konzept und ein neues Klassifikationssystem für Aerosole werden dargestellt.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die Abreinigung von Prozess- und Abgasen ist ein elementarer Verfahrensschritt in der Prozesskette diverser industrieller Anwendungen. Alternativ zu Impaktoren, Filtern und Zentrifugalabscheidern werden hierfür auch Nasswäscher eingesetzt, in denen die Waschtropfen der erzeugten Sprays als Abscheidekollektoren für die Aerosolpartikel fungieren.
In der vorliegenden Arbeit wird ein nichtkonventioneller Nassabscheideprozess betrachtet, dessen Waschtropfen durch einen druckbeaufschlagten Zerstäubungsprozess gebildet werden. Das Ziel ist die Analyse und Beschreibung des Nassabscheidevorgangs auf mehreren Größenskalen, um aus dem detaillierten Verständnis der Teilprozesse physikalisch begründete Auslegungskriterien und Optimierungsparameter für einen kleinskaligen Sprühwäscherprozess abzuleiten. Der Fokus liegt auf der Untersuchung der sprayseitigen Einflussgrößen und deren Auswirkungen auf die Abscheideleistung. Die Untersuchung der Mehrphasensysteme erfolgt mithilfe von Berechnungsmodellen und Strömungssimulationen als auch anhand ausführlicher experimenteller Untersuchungen. Einen Schwerpunkt stellt die Erarbeitung eines reduzierten Modellexperiments dar, anhand dessen das Abscheideverhalten monodisperser Sprays mit definierten, einheitlichen Tropfeneigenschaften beurteilt werden kann. Die Interpretation der daraus hervorgehenden Trenngradergebnisse wird durch den Vergleich mit CFD-basierten Berechnungsergebnissen gestützt. Bei der Modellentwicklung wird auch das Auftreffverhalten an Tropfenpaaren und Sprays thematisiert. Anhand von Experimenten mit einem eigens entwickelten anwendungsnahen Prototypen werden abschließend die Optimierungsparameter überprüft sowie Erkenntnisse zum technischen Potential dieses neuartigen Nasswäscherkonzepts zur Ölnebelabscheidung diskutiert.
Aktualisiert: 2020-01-07
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In dieser Arbeit wurde die Filtration von Ölnebel durch Koaleszenzfilter ergründet. Ausgangsbasis für die Entwicklung theoretischer Modelle bildete der Aufbau eines verlässlichen Messsystems. Der Öltransport in Strömungsrichtung kann durch das Bilanzmodell sowie das Koaleszenzmodell beschrieben werden. Zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen dem Druckverlust des Filters und den Transportprozessen wurde das Kanal-Film-Modell formuliert. Dieses entkräftet die bislang etablierte Interpretation, die Ölsättigung des Filtermediums verursache den Druckverlust über diesem. Genauer gesagt wird der Kausalitätspfeil umgedreht. Um Öl durch das Filter zu transportieren ist ein Differenzdruck erforderlich. Das Kanal-Film-Modell wurde evaluiert und validiert. Darüber hinaus bietet es die Möglichkeit, den Druckverlust über dem Filter vorherzusagen.
Aktualisiert: 2021-04-16
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