direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Deterministisch-hydrodynamische Größen-, Form- und Dichtefraktionierung polydisperser Feinstpartikelsysteme (DFG-Projekt im Rahmen des SPP 2045)

Abbildung: (a) Konturplot als Ergebnis eines Euler-Lagrange-Ansatzes des Geschwindigkeitsfeldes |u| entlang der Symmetrieachse (y = 0). Schematische Darstellung zweier Partikelgleichgewichtsbahnen (rot und schwarz) beim Durchströmen des MOFF- Kanals; (b) Partikelbahnen (rot: DP = 5x10-6m, blau: DP = 10x10-6m); c) und d) DEM-CFD Simulation eines durchströmten MOFF-Kanals mit Partikeln unterschiedlicher Form
Lupe

Der Bedarf, Feinstpartikelsysteme (Partikel <10 Mikrometer) in industriell relevanten Durchsatzraten nach multiplen Merkmalen zu fraktionieren, ist in den letzten Jahren gestiegen. Wo klassische Ansätze wie Sieben, Filtern, Sedimentieren, Zentrifugieren und Sichten an ihre Grenze stoßen, werden zunehmend mikrofluidische Separatoren eingesetzt. Diese ermöglichen gegenüber konventionellen Verfahren die Realisierung sehr kleiner Längenskalen, die eine Umsetzung hoher externer oder hydrodynamischer Kräfte unter Ausschluss transienter Strömungseffekte ermöglicht. Zur Steigerung der Durchsatzraten durch kompakte, parallelisierte Systeme eignen sich insbesondere passive mikrofluidische Trennverfahren gegenüber Feldkraft basierten Ansätzen. Unter den passiven Trennverfahren arbeiten insbesondere solche auf der Basis der Inertial Microfludics wie die Multi Orfice Fluid Fraktionierung (MOFF) oder Serpentinenkanäle sowie das Prinzip der Deterministic Lateral Displacement Fraktionierung (DLDF) sehr effizient, auch bei höheren Reynoldszahlen. Für die Trennung nach Dichte und Form besteht für die genannten Verfahren jedoch ein sehr lückenhaftes Verständnis ebenso wie für die Trennung nach multiplen Merkmalen. Im Projektvorhaben werden daher die bisher zur Größenfraktionierung sehr erfolgreich eingesetzten Verfahren, basierend auf der Multi Orfice Fluid Fraktionierung (MOFF), dem Serpentinenkanal und der Deterministic Lateral Displacement Fraktionierung (DLDF), systematisch auf die Eignung zur mehrdimensionalen Fraktionierung nach den Merkmalen Größe, Dichte und Form untersucht und in numerisch-experimentellen Untersuchungen weiter entwickelt. Ziel ist es, die Trenneffizienz und Trennschärfe für polydisperse Partikelsysteme zu validieren. Hierbei soll beantwortet werden, wie sich MOFF, Serpentinenkanal und DLDF bei der Trennung nach jeweils einem oder mehreren Merkmalen bei Betrachtung binärer oder polydisperser Mischungen verhalten und welche Merkmale bzw. Merkmalkombination beim jeweiligen Verfahren zu einem Trenneffekt führen. Der Einfluss erhöhter Partikelkonzentration und Fluidgeschwindigkeit auf Trenneffizienz und Trennschärfe ist hierbei eine zentrale Fragestellung.

Zusatzinformationen / Extras