Entwicklung eines semianalytischen Berechnungswerkzeuges zur Modellierung des Stoffeintrages durch technische Zerstäuber für die Auslegung und Optimierung verfahrenstechnischer Prozesse

In einer Vielzahl verfahrenstechnischer Anwendungen werden Zerstäuber zur Erzeugung von Tropfenkollektiven eingesetzt, Beispiele sind: die Sprühtrocknung, die Gaswäsche, die Rauchgasreinigung oder die Brennstoffdosierung. Die Zerstäuber selbst sind auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten und nur in bestimmten Grenzen durch prozesstechnische Maßnahmen anpassbar. CFD-basierte Auslegungsmodelle sind aufgrund des hohen Berechnungsaufwandes für die Realisierung kurzfristig Änderungen zu aufwendig und damit nicht geeignet, um kundenspezifische Anpassungen umzusetzen. Um eine schnelle Optimierung vornehmen zu können ist ein vereinfachtes Berechnungsmodell, das aber die wesentlichen physikalisch-chemischen Vorgänge (Tropfenerzeugung und -bewegung, Phasenumwandlung sowie chemische Reaktionen) abbildet ein sinnvoller Lösungsansatz. Im Rahmen eines AiF-IGF Forschungsvorhabens soll ein solches Modell entwickelt werden. In diesem Beitrag werden erste Ergebnisse zum Modellierungskonzept und zu begleitenden experimentellen Untersuchungen vorgestellt. Dies beinhaltet u. a. die Bestimmung realitätsnaher Spraycharakteristika sowie die Erarbeitung von analytischen Berechnungsansätzen für z. ... mehrB. die Tropfenbewegung im Spray und die gekoppelten Verdampfungs- und Stoffübertragungsvorgänge.