Filtrationsverhalten staubbeladener Fasermedien - Vorhersage aus Einzelfaser-Kenndaten

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard Kasper
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5406909

Ziel des Vorhabens ist die Beschreibung von Druckabfall und Trenngrad mit zunehmender Staubbeladung für ein aus Fasern aufgebautes Tiefenfilter im Trägheits- und Diffusionsabscheidebereich, ausgehend von (zu ermittelnden) Einzelfaser-Kenngrößen. Die Ermittlung der Struktur (d.h. Geometrie, Packungsdichte) von Partikelanlagerungen sowie des Abscheidegrades und des Strömungswiderstandes für einzelne, mit Partikeln beladene Filterfasern ist das zentrale Anliegen. Sie erfolgt durch eine Kombination von ineinandergreifenden Experimenten und Rechnungen, die zwei Stoffsysteme in einem relativ breiten Bereich von Partikelgrößen und anderen Betriebsparametern abdecken. Aus den Experimenten und Rechnungen soll ein empirisches Modell zum Einzelfaserverhalten hervorgehen, dessen Aussagefähigkeit mithilfe des bekannten Zellenmodells an realen (d.h. auch inhomogen aufgebauten) Medien validiert wird. Der Weg über Einzelfaser-Kenngrößen zum Gesamtverhalten war für neue Medien sehr erfolgreich, ist aber für staubbeladene Filter trotz des großen technischen Bedarfs an Vorhersagemodellen bisher nicht oder nur in sehr engen Grenzen beschreitbar (s. Workshop Filtrationskinetik, Karlsruhe 2002). Das liegt an dem mangelnden Verständnis der Strukturveränderungen an Einzelfasern mit zunehmender Partikelanlagerung und der damit einhergehenden Verschiebung des Abscheide- und Umströmungsverhaltens. Aus Vorarbeiten eines früheren Projekts (DFG Ka-1373/3-2) zeichnen sich brauchbare Methoden zur Ermittlung dieser kritischen Kenngrößen ab, die jedoch dort auf wenige Betriebspunkte im Trägheitsbereich limitiert waren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen