L3 Zweiphasige Gas-Festkörper-Strömungen

Auszug

Die Bewegung von Partikeln (Feststoffpartikel, Tropfen oder Blasen) in Fluiden spielt bei vielen verfahrenstechnischen Prozessen eine große Rolle und bildet die Grundlage für deren Auslegung. Beispielhaft sollen hier die pneumatische Förderung, Wirbelschichten, Sedimentationsprozesse, Suspendieren im Rührbehälter, Windsichten und die Partikelabscheidung in Zyklonen genannt werden. Zweiphasige Strömungen bei diesen Prozessen werden als disperse Zweiphasenströmungen bezeichnet. Die Partikel sind hierbei in der kontinuierlichen Phase mehr oder weniger gleichmäßig verteilt. In verdünnten dispersen Strömungen wird der Partikeltransport hauptsächlich durch Strömungskräfte als auch durch äußere Feldkräfte (z.B. Schwerkraft und elektrische Kraft) bestimmt. In dichten dispersen Systemen, z.B. in Wirbelschichten, wird die Partikelbewegung zusätzlich durch Kollisionen zwischen den Partikeln beeinflusst [1]. Bei der praktischen Auslegung der oben genannten Prozesse wird oftmals von einer stationären Partikelbewegung ausgegangen. Daraus resultiert dann z.B. die Trennkorngröße für einen Zyklon durch die Bilanzierung der relevanten Kräfte. In den meisten Fällen unterliegen die Partikel allerdings einer Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphase, so dass die Partikelbahn nur durch die Lösung der Bewegungsgleichung unter Berücksichtigung des Beschleunigungsterms korrekt berechnet werden kann. Noch komplexer wird die Bewegung von Partikeln in turbulenten Strömungen, da hier die schwankende Fluidbewegung auch auf die Partikel übertragen wird und zu einer ständigen Beschleunigung und Verzögerung der Partikel führt. …