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| Ein Großteil der von der Verfahrenstechnik erzeugten, gewandelten, transportieren und gelagerten Stoffe liegt als Schüttgut, also in granularer Form, vor. Dabei können sich die Partikelgrößen über einen Bereich von wenigen Nanometern (kolloiddispers) bis hin zu einigen Dezimetern (grobdispers) erstrecken. | |||||||||||||
Siloentleerung |
Will man das Lagern und Fördern von Partikelsystemen oder Stoffwandlungsprozesse, wie Trennen, Mischen, Zerteilen und Agglomerieren, auslegen oder optimieren, müssen neben den entsprechenden Modellgesetzen auch die genauen Schüttguteigenschaften bekannt sein. |
Pressen von Pulver |
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| Letztere sind jedoch keine konstanten Materialeigenschaften, sondern sie verändern sich mit dem Bewegungszustand der Partikel. Ein ruhendes Schüttgut, das zunächst festkörperähnliche Eigenschaften aufweist, verhält sich nach dem Übergang zum schnellen Fließen eher wie eine Flüssigkeit. Dieser Übergang lässt sich mit den klassischen auf kontinuumsmechanischen Modellansätzen basierenden Methoden nur sehr unbefriedigend erfassen. Treten zusätzlich die Partikelgröße verändernde Prozesse auf, sind häufig teure und aufwendige Experimente unerlässlich. | |||||||||||||
| Hier bietet die direkte Partikelsimulation mit dem Particle Flow Code (PFC) der Firma ITASCA neue Möglichkeiten. Die auf der Basis der Diskrete Elemente Methode arbeitende Software ermöglicht es, aus den Kontaktkräften zwischen den Partikeln den Bewegungszustand jedes einzelnen Partikels zu errechnen. Der große Vorteil besteht darin, dass als Eingabeparameter nur die vergleichsweise einfach zu bestimmenden Eigenschaften der Partikel, wie z.B. Form und Steifigkeit, erforderlich sind. Die simulierten verfahrenstechnischen Prozesse lassen sich sehr genau beobachten und im Gegensatz zu realen Experimenten können alle Messwerte berührungslos erfasst werden. | |||||||||||||
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Neben den im PFC implementierten Gesetzen für die Partikelkontakte können auch eigene Modelle verwendete werden. Unter anderem lassen sich anziehende Wechselwirkungen, wie Van-der-Waals-Kräfte oder Flüssigkeitsbrücken, berücksichtigen. Somit können problemlos Simulation z. B. zur Aufbau- und Pressagglomeration, sowie zum Zerkleinern durchgeführt werden. |
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| Bei der Dimensionierung und Optimierung von Schüttgutförderanlagen muss zum großen Teil auf Erfahrungen, empirische Annahmen und experimentelle Untersuchungen zurückgegriffen werden. Die so entstehenden Lösungen sind nicht immer optimal oder zufriedenstellend. Insbesondere die wechselnden Eigenschaften der Schüttgüter können zu Problemen wie Verbackungen an Übergabestellen führen | |||||||||||||
Siloentleerung mit einem Schneckenförderer |
Mit Hilfe des Particle Flow Code (PFC) der Firma ITASCA können die Einzelpartikel der Schüttgüter direkt simuliert werden. Selbst kohäsive Güter und komplizierte Partikelformen lassen sich berücksichtigen. Dadurch können aufwändige experimentelle Untersuchungen auf den Computer verlagert werden. Besser als im realen Experiment lassen sich nun die Schüttgutbewegungen beobachten und die Belastungen auf Bauteile der Förderer ermitteln. |
Becherförderer |
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| Die verschiedenen Wandelemente sowie die im PFC implementierte Programmiersprache FISH bieten ein Höchstmaß an Flexibilität, die es problemlos ermöglicht Förderanlagen, wie z. B. Gurtförderer, Stauscheibenförderer, Becherförderer und Schneckenförderer oder interessierende Teile davon zu untersuchen. |
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