Aufbau einer Mehrbett-Wirbelschicht-Versuchsanlage

Abstract

Die Arbeit befasst sich mit der Konstruktion einer zirkulierenden Zwei-Bett-Wirbelschicht-Versuchsanlage im Labormaßstab, die mit Sand und Umgebungsluft betrieben wird. Im Zuge der Auslegung werden die minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit und die Sinkgeschwindigkeit der verwendeten Partikel und daraus abgeleitet die zur richtigen Fluidisierung notwendigen Luftvolumenströme berechnet. Weiters umfasst die Auslegung die Abschätzung der Druckverluste und die Konstruktion entsprechender Zyklone, Siphone und Siebböden. Außer der Planung der Messtechnik sind zum Aufbau der Zwei-Bett-Wirbelschicht noch detaillierte Zeichnungen aller Bauteile und die Konstruktion eines Gerüstes notwendig. Zusätzlich wurden mittels 3D-CAD-Programm dreidimensionale Modelle der Bauteile und des Zusammenbaus erstellt. Neben der Planung der Versuchsanlage beschäftigt sich die Arbeit auch mit den wichtigsten Anwendungen von Mehrbett-Wirbelschichten. Außerdem wird die Ähnlichkeitstheorie behandelt und der komplette sowie der vereinfachte Satz an dimensionslosen Kennzahlen zum Scale-Up von Wirbelschichten vorgestellt.

This study attends with the construction of a dual circulating fluidized bed system in laboratory scale, which operates with sand and air at ambient conditions. In the course of dimensioning the minimum fluidization velocity and the terminal falling velocity are calculated. Derived from these values the volume flow rates for proper fluidization are calculated. Moreover the dimensioning involves the assessment of pressure drop and the design of cyclones, loop seals and sieve plates. Besides the planning of measurement detailed sketches of all components are necessary for the installation. Using a 3D-CAD-program three dimensional models of the components and the assembly were generated. Among the design of the cold flow model the study attends with the most important industrial applications of dual fluidized bed systems. Furthermore theory of similarity is discussed and the full set of dimensionless numbers and the simplified scaling laws for fluidized beds are introduced.