Experimentelle und numerische Untersuchungen des Gastransports in fallendem Schüttgut

Untersuchungen des Gastransports in fallendem Schüttgut sind von großem Interesse in Bereichen des Schüttguthandlings unter Inertgas, um sowohl die Sicherheit des zu verpackenden Produkts als auch die der an den Maschinen arbeitenden Menschen zu gewährleisten. Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist die experimentelle und numerische Betrachtung des Gastransports mehrkomponentiger Gasgemische beim Fallvorgang von Schüttungen. Für die experimentellen Untersuchungen wurde ein Versuchsstand entwickelt mit dem Variationen der Gasspezies und Variationen der Fallhöhe ermöglicht wurden. Das Transportverhalten wurde anhand der im Partikelbulk vorliegenden Restsauerstoffwerte ausgewertet. Die numerischen Untersuchungen wurden auf Basis eines Euler - Lagrange'schen Modells und eines Euler - Euler - Modells durchgeführt, wobei zur Abbildung unterschiedlicher Gasspezies und zur Berechnung von Diffusionsvorgängen Erweiterungen an bestehenden Berechnungsprogrammen durchgeführt wurden. Anhand eines umfassenden Strömungsmodells konnte gezeigt werden, dass die Berechnungsmethoden eine große Übereinstimmung sowohl qualitativ als auch in der zeitlichen Entwicklung der Gaskonzentration mit den Experimenten zeigen. Um Berechnungszeiten zu optimieren wurde ein Ansatz zur Modellreduktion untersucht und die verschiedenen Startbedingungen simuliert. Die Abhängigkeiten des Gastransports von Fallhöhe und Partikelgrößenverteilung konnte anhand dieses Modells abgebildet werden. Als weiterer Punkt werden in dieser Arbeit Untersuchungen zum Thema Schüttgutvorbereitung bezogen auf die Spülfähigkeit während horizontaler Förderprozesse in Abhängigkeit von Partikelgröße und Gaseinbringungsmethode präsentiert. Die Variation der Förderleistung ist ebenfalls Teil dieser Untersuchungen