Versuchsstand von Zyklonen

Im Technikum der Suvis GmbH existiert ein Zyklon-Versuchsstand über einer horizontalen Messstrecke. In einem laufenden Projekt werden Abscheidevorgänge in Fliehkraftabscheidern untersucht. Bei der Untersuchung der Prozesse in Partikelabscheidern begrenzt sich die Aufmerksamkeit anderer Autoren im Allgemeinen auf den Zykloninnenraum, welcher inzwischen gut erforscht ist. Bisher nicht untersucht wurden die Austauschvorgänge zwischen dem Zykloninnenraum und dem Zyklonbunker. In diesem Bereich befindet sich der so genannte Apexkegel (siehe Abbildung). Die Unkenntnis über diesen Bereich zeigt sich auch darin, dass es für den Apexkegel keine Auslegungsvorschriften nach DIN gibt, ganz im Gegenteil zu anderen Zyklonbauteilen. Damit stellt sich die Aufgabe, die Strömungs- und Austauschvorgänge im Apexkegel zu untersuchen und für die Anwendung zu optimieren. Diese wurden auch simuliert mittels der numerischen Simulation CFD. Dabei wurde die Large-Eddy-Simulation LES angewendet. Im Technikum der Suvis GmbH wurde ein modularer Zyklonversuchsstand konzipiert und als Erweiterung zur bestehenden vertikalen Staubmessstrecke aufgebaut. Der gesamte Versuchsstand ist so ausgelegt, dass die vorhandene Technik des horizontalen Staubkanals optimal genutzt werden kann (siehe Abbildung). Der gesamte benötigte Stahlbau wurde aus zerleg- und wiederverwendbaren Elementen aufgebaut. Die Strömungsführung wurde, bis auf wenige Anpassteile, mit dem Ziel einer größtmöglichen Flexibilität mit Standardkomponenten ausgeführt. Die wichtigen Bereiche des Zyklons sind direkt zugänglich. Es sind ohne großen Aufwand Zyklone verschiedener Größe einbaubar. Dabei wurde in Abstimmung mit möglichen Interessenten darauf geachtet, dass relevante industrielle Einsatzfälle abgedeckt werden können. Für die Untersuchungen wurde ein modular aufgebauter Zyklon entwickelt und gefertigt. Er ermöglicht die schnelle Reinigung beim Wechsel der Abscheidegüter. Des Weiteren sind in alle Elemente Fenster und Messstellen einbringbar. Dies ermöglicht den Zugang mit allen relevanten an der Suvis GmbH vorhandenen Messtechniken. Der Apexkegel ermöglicht durch einen Aufbau mit verstellbaren Spiegeln und Fenstern den optischen Zugang zum Apexspalt. Damit werden erstmalig direkte Messungen in dieser wichtigen Region von Zyklonen möglich. Auslegungsdaten: Durchsatz 0,208 m3/s Drucksprung 4,820 Pa Beladung 0,0003 Grenzkorngröße 1,5 µm Untersuchungen am Zyklonversuchsstand Nach der Inbetriebnahme des Versuchsstandes wurden die notwendigen Messstellen wie Temperatur- und Druckmessstellen sowie die Messstellen der Partikelgrößenverteilungen installiert. Weiterhin wurde in einer Messkampagne sichergestellt, dass die Einlaufströmung in den Zyklon einer ausgebildeten Rohrströmung mit den in technischen Anwendungen üblichen Turbulenzgraden entspricht. Weitere Untersuchungen zur Optimierung der Anordnung des Apexkegels befinden sich in Vorbereitung. Als Kriterium wird der Abscheidegrad des Zyklons, bestimmt über die Partikelgrößenverteilungen im Roh- und Reingas, verwendet. Hierzu wird der Zyklon im Auslegungspunkt mit einer geringen Partikelbeladung betrieben. Für weitere Informationen oder eine kostenlose Beratung zum Thema Zyklonabscheider, Partikelabscheider oder numerische Simulation CFD stehen Ihnen unsere Experten Professor Dr.-Ing. habil. Günter Wozniak und Dipl.-Phys. Gernot Trommer gerne zur Verfügung.