Analyse der künstlichen Filtermittelalterung bei der Abreinigungsfiltration und Modellierung der damit verbundenen Verstopfungsvorgänge

Abstract

Die gegenständliche Arbeit ist im Umfeld der Abreinigungsfiltration mit textilen Filtermedien, welche aufgrund ihres hohen Feinstaubabscheidevermögens in der Entstaubungsindustrie weit verbreitet sind, angesiedelt. Im experimentellen Teil der gegenständlichen Arbeit wurden mittels einer Vielzahl an Versuchen am Filtermittelprüfstand die Verstopfungs- und Filtrationsmechanismen bei der zeit- und druckgesteuerten Abreinigungsfiltration im Labor im Detail erforscht. Basierend auf den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurde ein neues mathematisches Modell entwickelt, welches den Druckverlustverlauf bei zeit- und druckgesteuerter Abreinigungsfiltration zu beschreiben im Stande ist. Hierzu wurde ein auf Darcy zurückgehendes, um eine variable Partikelabsetzfläche modifiziertes, Kuchengesetz verwendet. Damit ist es erstmals mögliche alle bei der zeit- und druckgesteuerten Filtration auftretenden Filtrations- und Verstopfungsmechanismen zugleich zu modellieren. Der Vergleich von Versuchs- mit Modelldaten zeigte eine gute quantitative, als auch qualitative Übereinstimmung. Neben dem verbesserten Verständnis um die Filtrations- und Verstopfungsvorgänge, ermöglicht das neue Modell auch die Hochrechnung von Druckverlustverläufen bei der Abreinigungsfiltration. Dies hilft bei einer zeitökonomischen Beurteilung des Langzeitfiltrationsverhaltens industriell eingesetzter Filtermedien auf Basis von Laborversuchen.

The dissertation deals with cleanable dust filtration with textile filter media which has become a commonly used technique in the dedusting industry due to its high fine dust filtration efficiency. In the experimental part of the present work, a multitude of filtration experiments, on a therefore designed filter test rig, were executed to analyse the occurring filtration- and clogging-mechanisms in the laboratory in detail. Based on the gained knowledge, a mathematic model, describing the pressure drop evolution during time- and pressure-controlled cleanable dust filtration, was developed. For this purpose Darcy-s law was modified by introducing the medium particle deposition area. By doing so, it is possible, for the first time, to describe all occurring filtration- and clogging-mechanisms during time- and pressure-controlled cleanable dust filtration at once. A good agreement between model- and experimental-data was achieved for various operation parameters. Besides the improved knowledge concerning the filtration- and clogging mechanisms during time- and pressure controlled cleanable dust filtration, the model is also capable of extrapolating the pressure drop evolution at the cleanable dust filtration. This helps when it comes to the time-efficient evaluation of the long-term filtration behaviour of cleanable dust filter media, based on laboratory test runs.