Diskrete Untersuchung des Aufheizverhaltens von Partikelschüttungen [article]

Fabian Weigler, Universitäts- Und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt, Martin-Luther Universität, Evangelos Tsotsas, Mirko Peglow
2018
Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand auf Anregung von Herrn Prof. Dr. Evangelos Tsotsas in der Zeit von 2006 bis 2012 am Institut für Thermische Verfahrenstechnik der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg. Ich danke meinen Betreuern, Herrn Prof. Dr. Mirko Peglow und Herrn Prof. Dr. Evangelos Tsotsas, die mir diese Arbeit ermöglicht haben. Ihre Förderung, Ratschläge und fachlichen Hinweise haben wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Für die Übernahme des Koreferats danke ich
more » ... rn Prof. Dr. Eckehard Specht. Danken möchte ich allen Mitarbeitern des Lehrstuhls für die gute Arbeitsatmosphäre, die mir bei der Durchführung und Anfertigung meiner Arbeit sehr wertvoll war. Mein Dank gilt auch den Studenten Torsten Hoffmann und Martina Naumann, sowie den Mitarbeitern der Werkstatt, die mir durch ihre tatkräftige Unterstützung bei meinen experimentellen Untersuchungen sehr geholfen haben und somit einen nicht unwesentlichen Anteil an dieser Arbeit haben. Besten Dank dem Graduiertenkolleg "Micro-Macro-Wechselwirkungen in strukturierten Medien und Partikelsystemen" für die finanzielle Unterstützung meiner Arbeit in der Form eines Stipendiums. Meinen ganz besonderen Dank möchte ich an meine Freundin Denise und meine Eltern richten für ihre tatkräftige und vor allem moralische Unterstützung. Abstract Im Hinblick auf eine bessere Beschreibung des Aufheizverhaltens von Partikelschüttungen wird eine neue experimentelle Methode entwickelt, um die Temperaturverteilung der einzelnen Partikel einer Schüttung messen zu können. Die experimentellen Untersuchungen werden mit Partikeln durchgeführt, die mit thermochromen Pigmenten beschichtet sind. Thermochrome Pigmente ändern bei Wärmezufuhr ihre Farbe als Folge eines strukturellen Phasenübergangs. Nach einer fotooptischen Auswertung kann mit Hilfe einer geeigneten Kalibrierung die Farbintensität mit der Temperatur der Partikel korreliert werden. Die Methode ermöglicht die experimentelle Beschreibung der Temperaturverteilung in einer Partikelschüttung, so dass der Wärmeübergangsprozess an und zwischen den Einzelpartikeln beschrieben werden kann. Traditionell werden fast ausschließlich Kontinuumsmodelle zur Berechnung der Wärmeübertragung an durchmischten Schüttgütern in Kontaktapparaten eingesetzt. Ein häufig angewendetes Modell dieser Art ist das Penetrationsmodell (PM). Da bei diesem Modell die Schüttung als Kontinuum angesehen wird, wird hinsichtlich einer besseren Beschreibung des Aufheizverhaltens in durchmischten Schüttungen die Methode der thermischen DEM (Diskrete Elemente Methode) gewählt. Hierbei werden sowohl die mechanische Bewegung als auch die Wärmeübertragungsvorgänge auf der Ebene der Einzelpartikel beschrieben, so dass erstmalig die Erfassung von Temperaturverteilungen in der dispersen Phase ermöglicht wird. Um Berechnungszeit zu minimieren, werden die thermischen Berechnungen von den mechanischen Berechnungen entkoppelt. Hierzu werden die mechanischen Berechnungen von einer kommerziellen Software und die thermischen Berechnungen von einem eigenen Code in Matlab berechnet. Ein Vergleich der Ergebnisse des traditionellen Pentrationsmodells mit einem entwickelten semidiskreten Penetrationsmodell zeigt den Einfluss des Wärmeübergangskoeffizienten von der Wand auf die Partikelschüttung auf den Aufheizvorgang einer Partikelschüttung. Inhaltverzeichnis Abstract Inhaltsverzeichnis I Symbolverzeichnis III 65 5. Ergebnisse der numerischen Untersuchungen 67 5.
doi:10.25673/3924 fatcat:vw52vvkzxramxhuvf7p7qfuphe