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Verbesserte Beschreibung der Staubfreisetzung aus Schüttgütern unter mechanischer und strömungsseitiger Beanspruchung durch weiterentwickelte partikelspezifische Staubablösefunktionen mittels eines numerisch/experimentellen Ansatzes

IGF-Nr. 20974 N

Forschungsstelle 1: Technische Universität Berlin
Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik
Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung
Straße des 17. Juni 135
10623 Berlin 
Projektleiter 1: Prof. Dr. H. Kruggel-Emden 
Forschungsstelle 2: Bergische Universität Wuppertal
Institut für Partikeltechnologie
Rainer-Gruenter-Str. Geb. FF
42119 Wuppertal 
Projektleiter 2: Prof. Dr. E. Schmidt 
Laufzeit: 01.01.2020 - 30.06.2022

Staub liegt oftmals als anhaftende Feinfraktion als Teil eines gröberen Schüttgutes vor und kann bei mechanischer Beanspruchung oder gasseitiger Umströmung abgelöst werden. Unter den Aspekten des Umwelt- und Gesundheitsschutzes ist es besonders für KMUs von äußerster Wichtigkeit das Ausmaß von diffusen Staubemissionen zu beurteilen. Für einzelne Anwendungsfälle gibt es bereits einfache Rechenvorschriften, die es erlauben, Staubemissionen in der Praxis abzuschätzen. Allerdings sind diese fehleranfällig, da beispielsweise zur Bestimmung eines Staubungsparameters die Staubungsneigung visuell bestimmt werden muss. Aktuell sind moderne numerische Ansätze, wie die Diskrete Elemente Methode (DEM) in der Lage, Partikelsysteme mit einer großen Anzahl an Partikeln abzubilden. Durch die Anbindung der DEM an die numerische Strömungssimulation (CFD) kann auch die Partikel-/Fluidinteraktion wirkungsvoll dargestellt werden sowie mittels geeigneter Staubablösefunktionen auch der Staubaustrag beschrieben werden. Die in der DEM/CFD bisher nutzbaren und überhaupt bekannten partikelspezifischen Staubablösefunktionen fußen auf stoffspezifischen Faktoren, die die Staubungsneigung des Schüttgutes empirisch in Abhängigkeit physikalisch nicht eindeutig verifizierter Zusammenhänge spezifizieren und die Nutzbarkeit der DEM/CFD derzeit einschränken. Ziel des Vorhabens ist es, die Lücke der partikelspezifischen Staubablösefunktionen zu schließen. Hierfür sind eng verzahnte experimentelle (AG Schmidt) und numerische (AG Kruggel-Emden) Untersuchungen nötig, die die Ablösung einzelner Feingutpartikel vom Grobgut betrachten. Auf Basis der neu entwickelten Staubablösefunktionen werden mit der aus AiF 19411 N bewährten Methodik sowie experimenteller Aufbauten weitere Rechenvorschriften zur Bestimmung der Staubfreisetzung abgeleitet, die es im Hinblick auf stetig steigende Vorschriften zum Immissionsschutz vor allem KMUs erlauben Staubemissionen mit einem einfachen, umfassenden Werkzeug abzuschätzen.

 

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 20974 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wird 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.