Ansetzende Sprühwirbelschichtagglomeration an der Grenze zum Coating

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Evangelos Tsotsas
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519890592

Erstes Ziel des Vorhabens ist die Ortung der Grenze zwischen Agglomeration und Coating in Sprühwirbelschichten, also zwischen angrenzenden und konkurrierenden Schlüsselprozessen der Partikeltechnik. Wir werden die grenznahe Agglomeration experimentell untersuchen und uns dabei auf ihre Initialperiode (ansetzende Agglomeration) konzentrieren, in der Dimere aus Primärpartikeln gebildet werden. Einfachste Agglomeratstruktur und klarste Prozessbedingungen in der Sprühwirbelschicht unterstützen dann maßgeblich unser zweites Projektziel, eine verbesserte Modellierung. Hier können wir auf eigene Monte-Carlo-Modelle zurückgreifen, die stochastisch und diskret sind, und somit mikroskalige Ereignisse und Prozesse darstellen können. Ziel ist es, diese Modelle in zwei Schritten radikal zu verbessern. In der ersten Förderperiode (dieses Vorhaben) sollen entscheidende Modellbestandteile überarbeitet werden; nämlich die Teilmodelle für Bruch und Trocknung, basierend auf separate Experimente ohne Spray (zum Bruch) bzw. ohne Bindemittel im Spray (zur Trocknung). Das Kriterium für Agglomeration oder Abprall nach feuchter Kollision soll ebenfalls revidiert werden, obschon weiterhin auf der Dissipation des Normalimpulses beruhend. Das verbesserte Modell wird einen direkten und bedingungslosen Zugang zur Grenze Agglomeration-Coating schaffen, wodurch Regime-Karten obsolet werden. In einer zweiten Förderperiode (Folgeantrag), soll dann das Teilmodell zur Aggregation noch radikaler umgestellt werden. Von der Hypothese getrieben, dass viele Kollisionen auf nassen Stellen aufgrund von Tangential- und Rotationsbewegungen der kollidierenden Partikel scheitern, werden wir diese üblicherweise vernachlässigten Geschwindigkeitskomponenten mittels CFD-DEM an Primärpartikeln auswerten und mit Hilfe der Messergebnisse aus der ersten Förderperiode mit einer Rückprallwahrscheinlichkeit im Modell korrelieren. Endziel ist das Betreiben des Agglomerationsmodells mit direktem Input aus CFD-DEM, d. h. ohne die derzeit notwendige Anpassung der Kollisionsfrequenz. Die Anwendbarkeit des Modells für stärkere Agglomeration fernab der Grenze zum Coating soll ebenfalls in der zweiten Förderperiode getestet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen