Experimental investigation and numerical simulation of the particle motion in flighted rotating drums [article]

Lanyue Zhang, Evangelos Tsotsas, Martin-Luther Universität, Universitäts- Und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
2021
Die Partikelbewegung in einer Drehtrommel mit Schaufeleinbauten (FRD) ist aufgrund der unsicheren Parameter und ihrer komplizierten Natur immer noch eine Herausforderung. Die Anzahl der Partikel in der Partikel-Gas-Phase und die Verteilung der Partikel über den Querschnitt der Trommel ändern sich kontinuierlich während der Trommeldrehung. Informationenen darüber sind entscheidend, um die Leistung der Trommel und die Produktqualität zu verbessern. Jedoch werden diese durch experimentelle oder
more » ... erimentelle oder numerische Ansätze bisher nicht ausreichend beschrieben. In dieser Arbeit werden die experimentellen Methoden der magnetischen Partikelverfolgung (MPT) und der Particle Tracking Velocimetry (PTV) angewendet, um die Bewegung von Partikeln in einer Drehtrommel mit Rechteck-Hubschaufeln zu verfolgen. Außerdem wird die Diskrete Elemente Methode (DEM) verwendet, um das dynamische Verhalten eines Schüttgutes in der Trommel zu simulieren. Die MPT-Technologie wird verwendet, um die Bewegung von Plastikkugeln und Sojabohnen in einer Labor-Drehtrommel mit Schaufeleinbauten zu analysieren. Die Partikelbewegung wird mit 5 % Füllgrad bei verschiedenen Drehzahlen untersucht. Auf der Basis von Tracer-Trajektorien werden Translations- und Rotationsgeschwindigkeitsverteilungen von Partikeln ausgewertet. Ferner wird die Fallzeit von Partikeln in der Partikel-Gas-Phase in Abhängigkeit vom Abwurfwinkel untersucht. Zusätzlich wird die Bewegungsdynamik von Partikelschleiern in der Äquatorialebene der Trommel ausgewertet. Wie die Messungen im Rahmen dieser Arbeit zeigten, wird die Partikelbewegung in FRD stark von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel und nur geringfügig von der Partikelgröße und -form beeinflusst. Die PTV-Methode, welche die Segmentierungs- und Verfolgungsprozesse kombiniert, wird angewendet, um gleichzeitig viele Partikel in einer FRD mit einer zufriedenstellenden Reproduktionsrate verfolgen zu können. Die Partikelbewegung im Querschnitt der Trommel wird systematisch anhand von Änderungen der korrelierten Partikelbahnen analys [...]
doi:10.25673/36335 fatcat:meknjeiaqndfnhdbyx7rnmkwa4