Fortgeschrittene Theorie der Trocknung kapillarporöser Stoffe durch Hochleistungssimulationen von Porennetzwerken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Evangelos Tsotsas
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316902770

Die Trocknung poröser Stoffe ist von zentraler Bedeutung für viele technische und umwelttechnische Anwendungen. In diesem Zusammenhang strebt das Projekt einen größeren Durchbruch in der Modellierung von Trocknungsprozessen kapillarporöser Medien an. Um diesen zu erreichen, wird sich die Arbeit auf einer Kombination aus modernen Porennetzwerkmodellen, entsprechenden Hochleistungssimulationen und neuen Experimenten stützen.Neue Kontinuumsmodelle mit zwei oder drei Transportgleichungen sollen unter Berücksichtigung des fehlenden lokalen Gleichgewichts des Dampfes sowie der Unterscheidung zwischen durchbrechenden und nicht-durchbrechenden Flüssigkeitsclustern entwickelt werden. Sekundäre Kapillarstrukturen, die sich aus Einschlüssen der Flüssigkeit in geometrischen Singularitäten des Porenraums ergeben, sollen auf der Basis von Experimenten und Simulationen charakterisiert und als distinkte spezifische Phasen in den neuen Kontinuumsmodellen berücksichtigt werden. Die Porennetzwerkmodelle sollen so umgesetzt werden, dass Hochleistungssimulationen möglich sind. Dies ist notwendig, um Bedingungen hinsichtlich der Separation von Längenskalen zu erfüllen und die Berechnung von Parametern der Kontinuumsmodelle zu ermöglichen.Trocknungsexperimente mit einem gelösten Stoff (Salz) werden für eine zusätzliche Validierung der im Projekt zu entwickelnden Porennetzwerkmodelle und Kontinuumsmodelle sorgen, wobei in der Flüssigkeit gelöste Spezies auch für viele Anwendungen von großer Bedeutung sind. Bildung und räumliche Verteilung von Kristallisationsflecken sollen im gegenwärtigen Projekt als Schlüsselinstrument zur Modellvalidierung und als physikalischer Abdruck des Trocknungsprozesses dienen, insbesondere bezüglich der sekundären Kapillarstrukturen, die sich während der Trocknung entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Marc Prat