Numerische Simulation des Fest-Flüssig-Trennprozesses in Vollmantelzentrifugen: Simulationsmethode und Bestimmung des Materialverhaltens

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Vorhersage des Fest-Flüssig-Trennprozesses in Röhrenzentrifugen mithilfe von numerischen Strömungssimulationen unter Berücksichtigung des Aufbaus des Sediments und dessen Materialverhalten. Die entwickelte und auf einem vereinfachten Euler/Euler-Ansatz basierende Simulationsmethode ermöglicht zeit- und ortsaufgelöste Simulationen des gesamten Trennprozesses, um für die Prozessauslegung und Prozessoptimierung relevante Kenngrößen mit dem Zustand im Zentrifugenrotor zu verknüpfen. Die experimentelle Charakterisierung des dafür notwendigen Fließverhaltens des Sediments erfolgt mithilfe einer entwickelten Scherzelle für ein Ringschergerät.

The aim of the present work is to predict the solid-liquid separation process in tubular bowl centrifuges by using computational fluid dynamics taking into account the build-up of the sediment and its material behaviour. The developed simulation method, which is based on a simplified eulerian approach, allows time- and spatial-resolved simulations of the complete separation process in order to correlate relevant parameters with the conditions in the centrifuge for process design and optimization. The experimental characterisation of the required rheological behaviour of the sediment is performed with a developed shear cell for a ring shear tester.