Dieser Arbeit befasst sich mit dem industriellen Produktionsverfahren von Aerosolen bei industriellen Produktionsverfahren und deren notwendiger Abscheidung aus dem Luftstrom.
In dieser Abschlussarbeit wird besonders die Eignung des CFD (Computational Fluid Dynamics) Simulationsprogrammes "STAR CCM+" im Hinblick auf die Simulation eines Ölabscheiders als Filterpatrone untersucht. Dabei soll die Abscheidung von Ölnebel und Emulsionsnebel, sowie der einhergehende Druckverlust bei Betrachtung der Makroskala untersucht werden.
Außerdem wird ein geeignetes Filtermaterial gesucht, welches die geforderten Randbedingungen von der Firma "Junker Filter" erfüllt. Ziel dieser Arbeit ist es somit, mithilfe von CFD-Simulationen einen Filter zu entwickeln, welcher eine sehr hohe Abscheidung des Ölnebels bei geringem Druckverlust mit realistischen Filtermaterialdaten ermöglicht.
Inhaltsverzeichnis
- Vorwort
- Liste der Symbole
- 1. Einleitung
- 1.1 Problemstellung und Ziel der Arbeit
- 1.2 Randbedingungen zur Filterentwicklung
- 2. Theoretische Grundlagen
- 2.1 Dichte
- 2.2 Viskosität
- 2.3 Poröse Medien
- 2.3.1 Darcy-Gesetz
- 2.3.2 Permeabilität
- 2.3.3 Sättigung
- 2.4 Grundlagen STAR-CCM+
- 2.4.1 Benutzeroberfläche STAR-CCM+
- 2.4.2 Erstellung einer Geometrie
- 2.4.3 Erstellung eines Meshes
- 3. Virtuelle Filtermodelle
- 3.1 Homogenes 2D-Filtermodell
- 3.1.1 Erstellung der Filtergeometrie
- 3.1.2 Festlegung physikalischer Grenzen
- 3.1.3 Erstellung des Meshes
- 3.1.4 Ermittlung physikalischer Modelle
- 3.1.5 Definierung physikalischer Parameter und Variablen
- 3.1.6 Ergebnisse und Auswertung: Filterversuch Nr.1
- 3.1.7 Einfluss Volumenanteil von Öl auf Druckverlust
- 3.2 Optimierung der 2D-Simulation
- 3.2.1 Erstellung Geometrie und Mesh
- 3.2.2 Definierung physikalisches Modell und Parameter
- 3.2.3 Variation Parameter für poröses Medium
- 3.2.4 Ergebnisse und Auswertung: Filterversuch 2
- 3.3 3D-Filtermodell
- 3.3.1 Erstellen 3D-Filtermodell
- 3.3.2 Ergebnisse und Auswertung: Filterversuch Nr.3
- 4. Auswahl reales Filtermaterial
- 5. Zusammenfassung und Ausblick
- Abbildungsverzeichnis
- Literaturverzeichnis
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der virtuellen Entwicklung eines Ölfilters mittels CFD-Simulationen, durchgeführt mit STAR-CCM+. Das Hauptziel der Arbeit ist es, ein realistisches 3D-Modell des Filters zu erstellen und dessen Performance unter verschiedenen Bedingungen zu simulieren. Dabei wird die Strömungsmechanik des Öls durch den Filter untersucht, und die Auswirkungen verschiedener Parameter auf den Druckverlust und die Filtereffizienz werden analysiert.
- Entwicklung eines virtuellen Filtermodells
- CFD-Simulationen mit STAR-CCM+
- Analyse des Druckverlusts im Filter
- Einfluss der Filtergeometrie und -materialien auf die Performance
- Optimierung des Filterdesigns
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einleitung
Dieses Kapitel stellt die Problemstellung und das Ziel der Arbeit vor. Es werden die Randbedingungen zur Filterentwicklung beschrieben und die Bedeutung der virtuellen Filterentwicklung im Kontext der modernen Produktentwicklung erläutert.
- Kapitel 2: Theoretische Grundlagen
Dieses Kapitel behandelt die theoretischen Grundlagen, die für die Simulation der Strömung durch den Filter relevant sind. Es werden die Konzepte der Dichte, Viskosität, Poröse Medien, Darcy-Gesetz, Permeabilität, Sättigung und die grundlegenden Funktionsweisen von STAR-CCM+ erläutert.
- Kapitel 3: Virtuelle Filtermodelle
Dieses Kapitel beschreibt die Entwicklung und Simulation verschiedener virtueller Filtermodelle. Es werden sowohl 2D- als auch 3D-Modelle erstellt, und die Ergebnisse der Simulationen werden analysiert und ausgewertet. Dabei werden verschiedene Parameter variiert, um die Auswirkungen auf den Druckverlust und die Filtereffizienz zu untersuchen. Es werden auch Optimierungsstrategien für die 2D-Simulation vorgestellt.
- Kapitel 4: Auswahl reales Filtermaterial
Dieses Kapitel befasst sich mit der Auswahl eines realen Filtermaterials, das für die virtuellen Modelle verwendet werden kann. Es werden die Eigenschaften des ausgewählten Materials im Detail beschrieben und die Ergebnisse mit den Simulationen verglichen.
Schlüsselwörter
Die Arbeit konzentriert sich auf die Themenbereiche CFD-Simulationen, Filterentwicklung, STAR-CCM+, Ölfilter, Poröse Medien, Druckverlust, Filtereffizienz und virtuelles Modell.
Häufig gestellte Fragen
Wie kann ein gereinigter Luftstrom in der Industrie sichergestellt werden?
Durch den Einsatz spezieller Abscheider, wie z.B. Öl- und Emulsionsnebelabscheider, können Aerosole aus dem Luftstrom industrieller Prozesse entfernt werden. Die Entwicklung solcher Filter erfolgt heute oft über virtuelle Simulationen.
Was ist CFD und welche Rolle spielt es bei der Filterentwicklung?
CFD steht für Computational Fluid Dynamics (numerische Strömungsmechanik). Programme wie STAR-CCM+ ermöglichen es, das Verhalten von Ölnebel in einem Filter virtuell zu simulieren, um Abscheidegrad und Druckverlust vorab zu optimieren.
Warum ist der Druckverlust bei einem Filter so wichtig?
Ein geringer Druckverlust ist entscheidend für die Energieeffizienz der Anlage. Das Ziel der Entwicklung ist eine hohe Abscheidung bei gleichzeitig minimalem Widerstand für den Luftstrom.
Was besagt das Darcy-Gesetz im Kontext der Filtertechnik?
Das Darcy-Gesetz beschreibt die Strömung von Fluiden durch poröse Medien. Es ist eine theoretische Grundlage, um die Permeabilität des Filtermaterials und den daraus resultierenden Druckverlust zu berechnen.
Welche Parameter beeinflussen die Effizienz eines Ölfilters?
Wichtige Faktoren sind die Dichte und Viskosität des Öls, die Porosität und Sättigung des Filtermaterials sowie die geometrische Gestaltung der Filterpatrone.
- Arbeit zitieren
- Christian Roth (Autor:in), 2017, Wie kann ein gereinigter Luftstrom bei industriellen Prozessen erreicht werden?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/451327
