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Analyse und Modellierung des Wärmeübergangs in Drehrohren mit Hubschaufeln
Finanzierung:
BMWi/AIF;
Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens soll ein makroskopisches Modell zur Beschreibung des transversalen Wärmeübergangs an die Schüttung von Drehrohren mit Hubschaufeleinbauten formuliert werden. Hierfür wird ein bereits existierendes makroskopisches Modell zum Bewegungsverhalten granularer Medien erweitert. Erstmalig werden experimentelle Messungen durchgeführt und mit entsprechenden DEM/CFD-Simulationen abgeglichen. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (FS1) und die Ruhr-Universität Bochum (FS2) zusammen. Die FS1 führt die experimentellen Untersuchungen an einem Drehrohrsegment (Länge 1 m, Durchmesser 0,5 m) und die FS2 die numerischen Untersuchungen mittels DEM/CFD durch. Aufgrund ihrer technischen Bedeutung werden die vorgesehenen Untersuchungen auf L-förmige Hubschaufeln beschränkt. Nach Projektende werden verbesserte mathematische Modelle und Berechnungsvorschriften zur Verfügung stehen, mit denen Hersteller von Drehrohren und Engineering Firmen den Wärmeübergang in Drehrohren mit L-Hubschaufeln bestimmen können. Diese Modelle werden den Einfluss der Dimensionierungs- und Betriebsparamater sowie der Schüttguteigenschaften (mechanische und thermophysikalische Eigenschaften) berücksichtigen. Der konkrete Nutzen der verbesserten makroskopischen Modelle und Berechnungsvorschriften ist vielfältig. Besser gesicherte Wärmeübertragungsmodelle reduzieren Zeit und Kosten für aufwändige Vorversuche bei der Produktentwicklung, tragen dazu bei Sicherheitszuschläge zu minimieren, verbessern die Produktqualität bzw. senken mögliche Ausschussmengen durch verbesserte Einhaltung von Partikel-Zeitverläufen. Dies führt zu verminderten Investitions- und Betriebskosten sowie gesteigerten Erträgen. Mittelbar verbessert dies die Wettbewerbsfähigkeit deutscher KMU auf dem Weltmarkt.

Schlagworte

CFD, DEM, Drehrohr, Schüttung, Wärmeübergang
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