Ölaerosolabscheidung an querangeströmten Geweben
Simon Kaiser
Die Abreinigung von Ölaerosolen stellt einen wichtigen Prozessschritt in zahlreichen technischen Anwendungen dar. Stets wird die Einhaltung der spezifischen Reinheitsanforderungen unter Minimierung des Druckverlusts und somit des Energieeintrags angestrebt. In dieser Arbeit werden querangeströmte Gewebe als neuartige hocheffiziente Tropfenabscheider untersucht. Ziel der Arbeit ist es, ein fundamentales Verständnis der Vorteile dieser Anströmung unter einem flachen Winkel im Vergleich zur konventionell-senkrechten Anströmung zu gewinnen.
Zur numerischen Abbildung der Strömungs- und Abscheidevorgänge am Gewebe wird ein Mehrskalenmodell entwickelt und anhand von CFD-Simulationen an reduzierten Gewebeausschnitten parametriert. Obwohl die Ölbenetzung der Gewebe bei der Mehrskalenmodellierung vernachlässigt wird, weisen die numerischen Ergebnisse eine gute Übereinstimmung mit experimentellen Trenngraduntersuchungen an Quadratmaschen- und Tressengeweben auf. Dahingegen führt die Ölbenetzung zu einem teils signifikanten Druckverlustanstieg der Gewebe.
Dies wird in der Modellierung am Beispiel von Quadratmaschengeweben durch eine quantitativ-empirische Beschreibung des Öleinflusses auf Basis experimenteller Untersuchungen berücksichtigt. Hierdurch wird eine modelltheoretische Beschreibung des Druckverlust- und Abscheideverhaltens querangeströmter Quadratmaschengewebe in einem breiten Betriebsbereich erzielt. Dies ermöglicht die Berechnung der optimalen Maschenweite als Funktion der Betriebsbedingungen sowie die Ableitung einer einfach anzuwendenden Methodik zur ingenieurtechnischen Auslegung von Abscheidern mit querangeströmten Quadratmaschengeweben. Als Anwendungsbeispiel wird der Einsatz querangeströmter Gewebe als Vorabscheider in ölüberfluteten Schraubenkompressoren betrachtet.
