Der Einsatz von Gläsern wird in vielen Anwendungen durch deren Sprödbruchverhalten begrenzt. In dieser Arbeit wird ein neues, fertigungstaugliches Kantenfestigkeitsmessverfahren für dünne Glasproben beschrieben und mit etablierten Festigkeitsprüfverfahren verglichen. Daraufhin wird ein auf Kantenfestigkeit optimiertes Trennverfahren unter Verwendung fortschrittlicher statistischer Methoden entwickelt. Zudem wird nachgewiesen, dass sich die aus dem Verfahren resultierende Festigkeit mittels eines linearen Modells zuverlässig vorhersagen lässt. Weiterhin wird mit einer hohen Anzahl getesteter Proben belegt, dass die resultierende Festigkeit eine Schwelle aufweist, unterhalb derer die Bruchwahrscheinlichkeit ingenieurtechnisch vernachlässigbar gering ist. Dies ermöglicht es Produktdesignern innovative Produkte zu entwickeln, die auf einer zuverlässig hohen Festigkeit von Glas basieren und damit den Anwendungsbereich von Gläsern signifikant zu erweitern.
Aktualisiert: 2023-02-23
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In der vorliegenden Dissertation wird das Betriebsverhalten von Spiralkanalzentrifugen im Hinblick auf die Abreinigung von Ölaerosolen betrachtet. Das Abscheidekonzept beruht auf der Trägheitsabscheidung von Öltropfen innerhalb einer Vielzahl von rotierenden spiralförmigen Kanälen. Die Kanäle weisen die Form einer Kreisevolvente auf und befinden sich auf stapelbaren Scheiben, die innerhalb des Apparates rotieren. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Trennapparats wird anhand des Betriebsverhaltens charakterisiert, welches sich aus dem Trenn- und Druckverhalten definiert. Hinsichtlich des Betriebsverhaltens besteht eine Abhängigkeit von den Betriebsgrößen Volumenstrom und Drehzahl sowie von der geometrischen Konfiguration des Apparates. Im Fokus dieser Arbeit steht die Analyse und Modellierung des Trenn- und Druckverhaltens unter Variation der Betriebsgrößen und der charakteristischen geometrischen Größen der Zentrifuge. Die Untersuchungen erfolgen numerisch, analytisch sowie experimentell. Zusätzlich wird ein Vergleich zwischen experimentell ermittelten Daten und den Ergebnissen verschiedener Modellierungsansätze durchgeführt.
Aktualisiert: 2020-07-08
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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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