Nutzung von Lorentzkräften für Mischprozesse in der Chemie- und Glasindustrie
Gegenwärtig werden in der Glas- und Chemieindustrie mechanische Rührer zum Mischen, Homogenisieren und zur Fluidbewegung eingesetzt. Nachteile sind der mechanische Verschleiß und die damit verbundene Verunreinigung des Fluids - insbesondere bei chemisch korrosiven Fluiden und höheren Temperaturen (S...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
2016
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Abstract |
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| Zusammenfassung: | Gegenwärtig werden in der Glas- und Chemieindustrie mechanische Rührer zum Mischen, Homogenisieren und zur Fluidbewegung eingesetzt. Nachteile sind der mechanische Verschleiß und die damit verbundene Verunreinigung des Fluids - insbesondere bei chemisch korrosiven Fluiden und höheren Temperaturen (Schmelzen). Hinzu kommt, dass die Strömungsbeeinflussungen örtlich limitiert sind. In elektrisch leitfähigen Fluiden kann die Lorentzkraft mechanische Rührer ersetzen. Ziel ist es, mittels Simulationen und Experimenten zu zeigen, dass die Lorentzkraft die Strömung von Glasschmelzen trotz ihrer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit und großen Viskosität beeinflussen kann. Dazu ist es erforderlich, den Wärme- und Stofftransport in schwach Ionen leitfähigen Fluiden, wie Glasschmelzen und Salzlösungen, unter dem Einfluss von elektrischen und magnetischen Feldern zu modellieren sowie die dafür notwendigen Elektroden- und Magnetsysteme für Anwendungen in der Chemie- und Glasindustrie auszulegen und deren Design zu optimieren. Die Bearbeitung erfolgt in drei anwendungsnahen Projekten. Im Projekt I zeigte sich, dass in laminar strömenden, hochviskosen Fluiden mit einer Drei-Elektroden-Anordnung und mit einem axialen Magnetfeld schon die erforderlichen Streckungen und Faltungen von Inhomogenitäten erzeugt werden, aus denen sich Mischungsgrade ergeben, die von mechanischen Rührzellen erzielt werden. Die Simulationsergebnisse wurden mit Experimenten überprüft und dann auf reale Anordnungen übertragen. Im Projekt II wurden mit numerischen Studien für einen realen Färbefeeder die optimale Anordnung von aus in die Glasschmelze hineinragenden Elektroden und dazwischenliegenden, aber im Isoliermaterial des Feederbodens angeordneten Spulen und deren Betriebsparameter ermittelt. Die Elektroden-Spulen-Anordnung erzeugt in der Glasschmelze eine Lorentzkraftverteilung, die die Sedimentation der Fritten (in Glas gelöste Metalloxide) reduziert und die Einströmbedingungen in die Rührzone verbessert. Im Projekt III wurde eine ausreichende Fluidbewegung einer wässrigen Salzlösung bereits mittels zwei Elektroden und eines extern erzeugten magnetischen Feldes erzeugt. Zur Bewertung der Mischverhältnisse waren geeignete Turbulenzmodelle zu prüfen, da die Strömung turbulent ist |
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| Beschreibung: | 169 Seiten Diagramme, Illustrationen |