Abscheidung und Wiederablösung von Partikeln an einzelnen flächigen beweglichen Kollektoren bei instationärer Anströmung in feuchter Luft
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die experimentellen Ergebnisse des Forschungsvorhabens haben entscheidend dazu beigetragen, eine grundlegende Beschreibung der Partikelabscheidung an pflanzlichen Blättern weiter zu entwickeln. Im Bereich der Simulation konnte dagegen gezeigt werden, dass mit den verwendeten einfachen Ansätzen noch keine zufriedenstellende Beschreibung der Partikelabscheidung insbesondere im Diffusionsbereich erzielt werden kann. Im Einzelnen werden folgende Aussagen mit den aus der Abscheidetechnologie bekannten und erstmals in neuer Art auf einzelne, flächige, bewegliche Kollektoren zu übertragenden Methoden getroffen: Kleinere Blätter scheiden Partikeln spezifisch besser ab als größere. Mit zunehmender Rauheit der Oberfläche verbessert sich bei den künstlichen Blättern die Abscheidung ebenfalls; bei natürlichen Blättern gilt diese Aussage nicht, wie am Beispiel der Brennnessel gezeigt werden konnte. Bei fixierten Blättern verschlechtert sich die Abscheidung deutlich, wenn diese nicht frontal angeströmt werden. Bewegliche Blätter scheiden Partikeln dagegen besser ab als fixierte. Der negative Einfluss der kleineren mittleren Anströmfläche wird offenbar durch die Bewegung des Blattes und die damit hervorgerufenen lokalen Strömungsinstationaritäten deutlich überkompensiert. Der Einfluss der Turbulenz der ungestörten Anströmung, ausgedrückt durch die Rohr-Reynoldszahl, ist vergleichsweise klein. Der Einfluss des Blattmaterials (Imitate aus Papier, Kunststoff, Metall und Blätter von Efeu, Kirschlorbeer, Brennnessel) ist groß; mittlere Abscheidegrade variieren im Bereich von 5% bis 15%; die mittlere Rauheit alleine ist hierfür nicht verantwortlich. Der Einfluss der Feinstaubart wird dagegen als vernachlässigbar angenommen. Die relative Luftfeuchte beeinflusst den Einzelblattabscheidegrad deutlich; zunehmende relative Feuchte im Bereich von 40% bis 80% verdoppelt die Abscheideeffizienz. In Blattmitte werden eher grobe Partikeln abgeschieden als am Blattrand; dies konnte sowohl bildanalytisch als auch per Partikelbahnberechnung gezeigt werden. Eine Wiederablösung von Partikeln ist bei 80% relativer Luftfeuchte vernachlässigbar, nicht jedoch bei Feuchten um 40%.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Separation of particles out of air by individual flat movable collectors, Filtech, 22-24 October 2013, Wiesbaden (G05-10-035)
G. Reznik, E. Schmidt
