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Lasertriangulationsmessung der zeitlichen Änderung der Staubkuchendicke an flexiblen Filtermedien zur Validierung numerischer Simulationen / vorgelegt von Matthias Haenecke, M. Eng. aus Halle (Saale). Wuppertal, 2020
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Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Symbolverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Einführung in die Thematik
1.2 Struktur der Dissertation
1.3 Stand der Wissenschaft
1.3.1 Numerische Untersuchung von Vorgängen der Oberflächenfiltration
1.3.2 Staubkuchenmessung an Filterschläuchen
1.4 Problemstellung und Zielsetzung
2 Grundlagen
2.1 Grundlagen der Oberflächenfiltration
2.1.1 Aufbau und Funktionsweise
2.1.2 Abscheidemechanismen
2.1.3 Druckverlust
2.2 Grundlagen der numerischen Simulation
2.2.1 RANS-Gleichungen
2.2.2 Fluidmodellierung
2.2.3 Modellierung der Partikelbewegung
2.3 Grundlagen der Laserdistanzmessung
2.3.1 Aufbau und Wirkungsprinzip
2.3.2 Lasertypen
2.3.3 Anwendungen
2.3.4 Prinzip der Laserdistanzmessung
3 Lasertriangulationsteststand
3.1 Ziel der Versuche
3.2 Beschreibung des Versuchsstands
3.3 Messtechnik
3.3.1 Differenzdruckmessung
3.3.2 Lasertriangulationsmessung
3.4 Durchgeführte Versuchsreihen
3.4.1 Messverfahren
3.4.2 Vermessung des Filterschlauchs
3.4.3 Einfluss der Messposition
3.4.4 Einfluss der transparenten Schutzmaterialien
3.4.5 Einfluss von Verschmutzung
3.4.6 Einfluss von Farbe und Material des Messobjekts
3.4.7 Referenzmessobjekt
3.5 Modell zur Verschmutzungsabschätzung
3.5.1 Ziel der Modellierung
3.5.2 Strömungsfeld
3.5.3 Partikelbahn
3.5.4 Implementierung
3.5.5 Randbedingungen
3.5.6 Ergebnisse
3.6 Einflussnehmende Parameter
3.7 Umsetzungskonzept für Filterteststände
4 Filterstreifenteststand
4.1 Ziel der Versuche
4.2 Beschreibung des Versuchsstands
4.3 Betriebsparameter
4.3.1 Filtermedien
4.3.2 Volumenströme
4.3.3 Staubdispergierung und -dosierung
4.4 Messtechnik
4.4.1 Volumenstromsensoren
4.4.2 Partikelkonzentration
4.5 Messergebnisse
4.5.1 Effekt der ePTFE-Membrane
4.5.2 Staubkuchenwachstum
4.5.3 Druckverlust
4.5.4 Partikelkonzentration
4.5.5 Gravimetrische Vergleichsmessung
5 Filterschlauchteststand
5.1 Ziel der Versuche
5.2 Beschreibung des Versuchsstands
5.3 Betriebsparameter
5.3.1 Volumenströme
5.3.2 Partikelkonzentration
5.3.3 Druckverluste
5.3.4 Verwendete Stäube
5.3.5 Verwendetes Filtermedium
5.3.6 Konditionierung des Filters
5.4 Versuchsablauf
5.5 Messtechnik
5.5.1 Messgeräte
5.5.2 Messstellen
5.5.3 Kalibrierung
5.6 Betrachtung der Messunsicherheiten
5.6.1 Differenzdrucksensor
5.6.2 Volumenstromsensoren
5.6.3 Partikelkonzentrationsmessung
5.6.4 Lasertriangulationsmessung
5.7 Analyse der Schwingungen
5.8 Messergebnisse
5.8.1 Wachstum des Staubkuchens
5.8.2 Filterkoeffizienten
5.8.3 Partikelkonzentration
5.8.4 Entwicklung über mehrere Messreihen
6 Numerische Untersuchung
6.1 Ziel der Untersuchung
6.2 Verwendete Software und Hardware
6.3 Modellierung
6.3.1 Geometrie
6.3.2 Diskretisierung
6.3.3 Fluidmodelle
6.3.4 Partikelmodelle
6.3.5 Randbedingungen
6.3.6 Solvereinstellungen
6.3.7 Initialisierung
6.4 Simulationsergebnisse
7 Vergleich und kritische Bewertung der Ergebnisse
7.1 Ziel des Vergleichs
7.2 Ergebnisvergleich von Experiment und Simulation
7.2.1 Staubkuchendicke
7.2.2 Staubkuchenwachstum
7.2.3 Druckverlust
7.3 Kritische Diskussion der Ergebnisse
7.3.1 Ergebnisse des Lasertriangulationsteststands
7.3.2 Ergebnisse des Filterstreifenteststands
7.3.3 Ergebnisse des Filterschlauchteststands
7.3.4 Ergebnisse der numerischen Untersuchung
8 Schlussfolgerung und Ausblick
8.1 Zusammenfassendes Fazit
8.1.1 Aufgestellte Thesen
8.1.2 Auswertung These I
8.1.3 Auswertung These II
8.1.4 Auswertung These III
8.1.5 Weitere Erkenntnisse
8.2 Mögliche weiterführende Forschung
8.2.1 Simulation
8.2.2 Lasertriangulation
Literaturverzeichnis