Optimierung des kontinuierlichen Mischprozesses von hochdispersen Pulvern: Modellierung, verbesserte volumetrische Zudosierung und Inline-Mischgütebestimmung
✍ Scribed by V. Kehlenbeck; K. Sommer
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 2003
- Tongue
- German
- Weight
- 69 KB
- Volume
- 75
- Category
- Article
- ISSN
- 0009-286X
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✦ Synopsis
Sprühtrocknungsprozesse sind, insbesondere wenn sie zusätzlich mit einer Agglomeration verbunden werden, komplexe Vorgänge, die durch vielfältige Interaktionen zwischen den ablaufenden Elementarprozessen gekennzeichnet sind. Diese Komplexität hat bisher dazu geführt, dass die Wirtschaftlichkeit industrieller Sprühtrocknungsanlagen vielfach von der Erfahrung der Anlagenbetreiber abhängt. Die im Trockner stattfindenden Prozesse der Flüssigkeitszerstäubung, der Tropfenbewegung im turbulenten Strömungsfeld, der Trocknung der Suspensionstropfen und der Teilchenkollision/Agglomeratbildung werden dabei weitestgehend als ¹Black Boxª betrachtet. Hieraus ergibt sich ein groûes Anwendungspotenzial für eine Modellierung, um so Informationen über mögliche Anlagengestaltungen, verbesserte Prozessführung und Produkteigenschaften zu gewinnen.
Um insbesondere Produkteigenschaften wie Trocknungszustand, Teilchengröûenverteilung und Agglomeratstruktur in Abhängigkeit des Prozessverlaufes beschreiben zu können, müssen die während der Sprühtrocknung auftretenden Elementarprozesse der Trocknung, der Teilchenbewegung im Trocknerfluid sowie die trocknungszustandsabhängigen Kollisions-und Agglomerationsmechanismen modelliert und miteinander gekoppelt werden. Dies wurde in der diesem Beitrag zugrundeliegenden Arbeit innerhalb eines CFD-Ansatzes getan, wobei der Schwerpunkt der Arbeiten auf der Modellierung der Kollisions-und Agglomerationsvorgänge lag. Auf der Basis eines Euler-Lagrange-Ansatzes wurde ein stochastisches Kollisionsmodell [1] erweitert und um ein umfassendes Agglomerationsmodell ergänzt. Die Fluidphase (heiûe Luft) wird hier als Kontinuum betrachtet, während die Berechnung der Bewegung der dispersen Teilchen in der heiûen Luft mittels der Lagrange-Methode erfolgt.
Das entwickelte Agglomerationsmodell berücksichtigt verschiedene Trocknungsstadien von Suspensionstropfen, die unterschiedliche Stoffeigenschaften (Viskosität, Oberflächenspannung) bedingen und so zu differenzierten Haft-und Agglomerationsmechanismen führen. Zusammen mit der Berücksichtigung des Kollisionspunktes ermöglicht diese Modellierung eine Charakterisierung der Agglomeratstruktur. Mit diesem Gesamtansatz ist es möglich, detaillierte Aussagen über den Trocknungszustand, die Korngröûenverteilung, den Agglomerationsgrad und die Teilchenbewegung in einem Sprühtrockner herauszuarbeiten.