Die Filtration hochviskoser Fluide stellt einen essentiellen Verfahrensschritt in zahlreichen Prozessen der Kunststoff-, Chemie- und Nahrungsmittelindustrie dar. Aufgrund der hohen thermischen, mechanischen und chemischen Beständigkeit metallischer Drahtgewebe ist deren Einsatz als Filtermedium weit verbreitet. Die zu filtrierenden Medien weisen neben einem rein strukturviskosen meist auch ein viskoelastisches Fließverhalten auf.
Obgleich der Einsatz metallischer Drahtgewebe bei der Filtration hochviskoser Fluide in der Industrie weit verbreitet ist, existiert bislang nur sehr wenig wissenschaftliche Literatur zur Auslegung solcher Filtrationsprozesse. Die wenigen Veröffentlichungen haben häufig lediglich beschreibenden Charakter zum jeweiligen Stand der Technik. Ziel des Forschungsvorhabens war deshalb die Erarbeitung grundlegender Zusammenhänge zwischen den geometrischen Strukturgrößen und der Bindungsart sowie den Filtrationseigenschaften der metallischen Drahtgewebe. In Abhängigkeit der mittleren Anströmgeschwindigkeit und der Stoffeigenschaften der Fluide wurde die resultierende Produktbelastung bei der Durchströmung der Filter erfasst. Die Durchströmung der Drahtgewebe wurde dabei sowohl mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation als auch mit einem eigens hierfür entwickelten Versuchsstand analysiert.
Das Widerstandsverhalten in Form des Druckverlustes der metallischen Drahtgewebe bei der Filtration hochviskoser rein strukturviskoser oder viskoelastischer Fluide konnte in Form von Ähnlichkeitsgesetzen mit Hilfe dimensionsloser Kennzahlen für die unterschiedlichen Bindungsarten universell beschrieben werden. Die Bestimmung der für die Auslegung eines Filtrationsprozesses erforderlichen Permeabilität ist daraus unmittelbar möglich. Darüber hinaus wurde eine Bestimmungsgleichung zur Berechnung der absoluten Filterfeinheit der Drahtgewebe erarbeitet. Mit den erzielten Forschungsergebnissen ist es möglich, einen Filtrationsprozess hochviskoser Fluide bereits im Vorfeld sowohl bezüglich dessen Qualität als auch hinsichtlich des Leistungsbedarfes zu beurteilen.
Bewertung: Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Bearbeitet wurde das Forschungsthema vom 02/10 bis 03/13 an der Universität Stuttgart, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik (Böblinger Straße 72, 70199 Stuttgart, Tel.: 0711/685-85209) unter der Leitung von M. Sc. Martin Müller (Leiter der Forschungsstelle Prof. Dr. M. Piesche).
Das IGF-Vorhaben Nr. 16370 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.