15.02.2023 Ι Am 15. Februar um 16:45 Uhr hält Gianandrea Vittorio Messa von der Polytechnischen Hochschule Mailand den Vortrag „Das Potenzial von CFD-Techniken (Computational Fluid Dynamics, CFD) für die effiziente Puls-Jet-Reinigung von Gewebefiltern“. Die Lösung aus dem Vortrag ist in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen CleanAir Europe entstanden. CleanAir Europe srl ist seit 40 Jahren Hersteller von Filterschläuchen für die industrielle Entstaubung und ist in Halle 8 an Stand B61 zu finden.

Der Vortrag zielt darauf ab, das Potenzial von CFD bei der Anwendung auf die Pulsstrahlreinigung von Gewebefiltern aufzuzeigen. In der Tat wurden bereits einige Studien veröffentlicht, in denen CFD zur Simulation des Prozesses eingesetzt wurde. Bei den meisten von ihnen handelt es sich jedoch entweder um Pionieruntersuchungen (z. B. Laux et al., 1993) oder um neuere Untersuchungen, die die Funktionsweise der gesamten Reinigungsanlage beleuchten (z. B. Anderson et al., 2016). Im Gegensatz dazu besteht der Umfang der aktuellen Arbeit darin, die tatsächliche Fähigkeit von CFD als effektives Ingenieurwerkzeug zu bewerten, das die Anforderungen an Genauigkeit, Robustheit und Rechenleistung erfüllt.

Computersimulation des Puls-Jet-Verfahrens

Das Puls-Jet-Verfahren ist ein bewährtes Verfahren zur Reinigung von Gewebefiltern, bei dem die mechanische (Schüttel-)Wirkung einer Druckwelle ausgenutzt wird. Diese entsteht durch einen Druckluftstrahl und läuft über einen Schlauchfilter, um den Staubkuchen von seiner Oberfläche zu entfernen. Die Branche hat sich intensiv damit beschäftigt, das Verfahren effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Dies hat zu einer Reihe von bewährten Verfahren und Leitlinien geführt, die auf der Erfahrung von Praktikern beruhen und häufig durch experimentelle Tests in Pilotanlagen im Labormaßstab ergänzt werden. Hier wird ein anderer Ansatz verfolgt, nämlich die Computersimulation der Luftströmung durch CFD-Techniken.

Zuverlässige numerische Vorhersagen

Dank der ständigen Steigerung der Computerleistung und der Leistungsfähigkeit der Simulationssoftware wird CFD heute in allen technischen Bereichen eingesetzt, in denen es um Strömungen geht. Die Hauptvorteile von CFD im Vergleich zu den traditionelleren Labortests sind die große Menge an verteilten Informationen, die eine Computersimulation liefern kann, die (relativ) geringen wirtschaftlichen Kosten sowie die (virtuelle) Möglichkeit, jede Art von Strömungsprozess unabhängig von seiner Komplexität und geometrischen Größe zu simulieren.

Aus der Sicht des Anwenders ist der größte Nachteil jedoch der hohe Rechenaufwand der Simulation. In fast allen ingenieurtechnisch relevanten Fällen, wie z.B. bei turbulenten Strömungen, müssen die aus den physikalischen Grundprinzipien, d.h. der Massen-, Impuls- und Energieerhaltung, gewonnenen Strömungsgleichungen zunächst mathematisch manipuliert und dann numerisch approximiert werden, um von einem Computer verarbeitet werden zu können. Dies führt zu einer Reihe von Koeffizienten, Parametern und Schließungsgleichungen, die letztlich nicht gut charakterisiert sind und empirischen Charakter haben. Diese müssen vom Benutzer festgelegt werden, was zu Unsicherheiten und möglicherweise zu mangelndem Vertrauen in die Simulationsergebnisse führt.

Die eigentliche Herausforderung für CFD-Anwender besteht also nicht nur (und nicht so sehr) in der Lösung der Gleichungen, sondern vielmehr darin, sicherzustellen, dass die Kombination von Einstellungen (Teilmodelle, Parameter usw.) zuverlässige numerische Vorhersagen ermöglicht.