DEM-baiserte Auslegung von Schwerkraftmischern

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Siegfried Ripperger
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 29837619

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Schüttgutapparate, die aufgrund der Wirkung der Schwerkraft durchströmt werden, sind häufig in der Verfahrenstechnik anzutreffen. So z.B. auch in Form von Schwerkraftmischern, die zum Homogenisieren und Mischen von meist sehr großen Schüttgutmengen eingesetzt werden. Der Betrieb solcher Schüttgutapparate ist problembehaftet, da eine unangepasste Konstruktion oder Änderungen der Materialeigenschaften während des Betriebs das gewünschte Ergebnis (z.B. Mischerfolg) drastisch verschlechtern können. Der Einfluss der verschiedenen Parameter auf den Schüttguttransport ist nur teilweise bekannt. Zur sicheren Auslegung empfiehlt sich u. a. die Messung der Verweilzeitverteilung mit Hilfe einer videogestützten Konzentrationsmessung mit Technikumsapparaturen. Dieser Weg ist erfolgreich, aber zeit- und kostenintensiv. Mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) besteht eine neue Möglichkeit der Untersuchung der verschiedenen Einflussgrößen auf das Mischergebnis. Im Rahmen des Projekts sollen die Anwendung der DEM-Methode zur Berechnung von Schwerkraftmischern untersucht und Modellparameter anhand von geeigneten Experimenten ermittelt werden. Dazu gehören u.a. die Optimierung der Berechnungszeiten, Ansätze zur Ermittlung der Modellparameter, die Erforschung von Abstraktionsmöglichkeiten zur Modellierung der Simulationen sowie ein Vergleich von gemessen und mittels Simulation gewonnenen Mischergebnissen.

Publications

• Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode zur Simulation des Verhaltens von Schüttgütern. In: Chemie Ingenieur Technik, Vol. 81, Nr. 6, 2009, S. 749-757
  Weiler, R.; Ripp, M.; Dau, G.; Ripperger, S.
  
• Simulation von Impulsversuchen mit BINSERT-Mischern mittels Diskrete-Elemente-Methode. In: Chemie Ingenieur Technik, Vol. 81, Nr. 12, 2009, S. 1983-1990
  Weiler, R.; Dau, G.; Ripperger, S.
  
• Comparison of the Discrete-Element-Method with a Finite Volume Approach for Predicting Bulk Flows and for Designing Silos. Proceedings of the World Congress on Particle Technology (WCPT6), Nürnberg, April 2010
  Schmidt, S.; Latz, A.; Niedziela, D.; Weiler, R.; Ripperger, S.
  
• Predicting the Mixing Behaviour of Gravity Blenders Using the Discrete-Element-Method. Proceedings of the World Congress on Particle Technology (WCPT6), Nürnberg, April 2010
  Weiler, R.; Dau, G.; Ripperger, S.