Newsletter 11/2012


Methodenentwicklung

Numerische Optimierung von Füllkörpern für die chemische Industrie


Projektidee

Die Herstellung von Füllkörpern mit neuen Geometrien erfolgt momentan durch aufwändige Test, welche mit hohem Kosten- und Zeitaufwand verbunden sind.

Merkle & Partner plante daraufhin, im Rahmen einer Methodenentwicklung eine Simulationsmethode zu entwickeln, welche es ermöglicht, verschiedene Füllkörpergeometrien zu untersuchen und zu optimieren. Dies soll aufwändige Versuchsverfahren für unterschiedliche Geometrievarianten ersparen.

Ansprüche an Füllkörper:
» hohe Belastbarkeit
» große volumenbezogene Phasengrenzfläche
» optimale Stofftransportbedingungen
» geringe Tendenz zur "Bachbildung"
» geringe Herstellungskosten

Methodenentwicklung

  • Über eine Mehrkörpersimulation wird numerisch ein Behälter mit Füllkörpern einer neuen Geometrie gefüllt. Hierbei wird zwischen allen Füllkörpern Kontakt beschrieben. Durch die Reibung kommen die einzelnen Körper schließlich am Boden zur Ruhe.

  • Aus den nun zufällig im Behälter liegenden Füllkörpern wird ein 3D-Modell extrahiert und zu einem Volumen verschmolzen.

  • Anschließend wird mit dem vernetzten Volumen eine Strömungssimulation durchgeführt. Aus dieser lassen sich die Charakteristiken der Füllkörper (wie z.B. Druckverlust oder Durchströmung) bestimmen.

  • » Video der Simulation anschauen

    Ergebnis

    Auf Grund der Ergebnisse der Strömungssimulation können Rückschlüsse auf die neue Füllkörpergeometrie gezogen und diese optimiert werden. Da dieser Prozess rein virtuell geschieht, können neue Rechenläufe solange durchgeführt werden, bis die Schüttung der Füllkörper die geforderten Eigenschaften besitzt.

    Neue Füllkörper der chemischen Industrie können nun schneller und effizienter entwickelt werden. Durch die bessere Effizienz der Füllkörper können Anlagen in Zukunft kompakter gebaut oder für größere Durchflussmengen konzipiert werden, was zu einem geringeren Energieeinsatz führt.

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    Kontakt

    Strukturmechanik

    Dipl.-Ing. (TU) Stefan Merkle
    +49 (0)7321 9343-0

    Strömungsmechanik

    Dr. sc. techn. Christian Mielke
    +49 (0)7321 9343-16

    Niederlassung Hamburg

    Dipl.-Ing. Alexander Haas
    +49 (0)40 3037766-01

    Niederlassung Homburg/Saar

    Dipl.-Ing. (FH) Oliver Herz
    +49 (0)6826 9331811

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