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TU Berlin

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EroSim - Entwicklung und Erprobung eines Modellrahmens zur prädiktiven Aufklärung von erosivem Verschleiß in pneumatischen Förderungen (AiF IGF - Projekt)

Abbildung: Verschleiß in einem Rohrkrümmer
Lupe

Erosion ist ein Phänomen, das insbesondere in pneumatischen/hydraulischen Förderungen ein schwerwiegendes Problem darstellt, da in diesen hohe Geschwindigkeiten der Schüttgutmaterialien vorliegen. Gerade bei der Umlenkung von Partikeln erfahren diese intensive Kontakte mit den Wänden, was häufig zum Verschleiß führt. Maßnahmen zur Verschleißreduzierung erfolgen bisher meistens empirisch. Kopplungen der Diskreten Elemente Methode (DEM) mit Verfahren zur numerischen Strömungssimulation (CFD) erlauben es Förderzustände in pneumatischen Förderungen insbesondere bei hoher Partikelbeladung zu beschreiben und im Detail zu verstehen. Auch das Verhalten von Partikeln in Krümmern, die hier dichte Strähnen ausbilden, kann damit für beliebige Partikelformen untersucht werden. CFD-DEM Simulationen können prinzipiell mit entsprechenden Modellen zum erosiven Verschleiß gekoppelt werden, die duktiles/sprödes Materialverhalten abbilden. Bisher ist dieser Schritt noch nicht auf der Skala der Prozessebene erfolgt; auch die numerischen Verfahren und Teilmodelle sind bisher unzureichend numerisch abgesichert; erst dies ermöglicht es jedoch, Verschleiß beim pneumatischen Transport in Zukunft zuverlässig vorhersagen zu können. Ziel des Vorhabens ist die Schaffung eines umfassenden Lösungsansatzes für kleine und mittlere Unternehmen (KMU), die für ihre jeweilige Problemstellung im Bereich erosiver Strömungen und Prozesse nach gezielten Lösungen suchen. Der hier verfolgte Lösungsansatz setzt sich aus drei Komponenten zusammen: (I) Der experimentellen Bestimmung der relevanten Messgrößen zur Kalibrierung der Modellparameter, (II) der numerischen Simulation zur Optimierung von Geometrie und Prozessführung, und (III) der Zusammenführung in einen mehrskaligen Modellrahmen, wobei am Ende dieses Forschungsvorhabens zusätzlich ein einfaches numerisches Modell stehen soll, mit dem die KMUs grundsätzlich in die Lage versetzt werden, Verschleißprozesse prädiktiv abschätzen zu können.

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