Teilprojekt: Simulation und Optimierung lärmarmer und effizienter Fliehkraft-Sedimentabscheider

U. Riebel, E. Sarradj

Im Rahmen eines von der AiF geförderten Projektes werden Filtergeometrien zur Abscheidung von Staub- und Sandpartikeln sowie von Wassertropfen und Eiskristallen weiterentwickelt und optimiert. An der Entwicklung sind der Lehrstuhl für Aerodynamik und Strömungslehre (LAS), der Lehrstuhl für mechanische Verfahrenstechnik (LMV), die Juniorprofessur Aeroakustik (JPA) und die Fa. SGW Werder GmbH & Co.KG beteiligt.

Im Schienenverkehr werden während der Fahrt Staub- und Sandpartikel aufgewirbelt, die von den Lüftungsanlagen angesaugt werden. Die zu untersuchenden Sedimentabscheider werden im Ansaugbereich der Lüftung eingebaut. Da heutige Vliesfilter sehr wartungsintensiv sind, verfolgen die Filter eine Abscheidung durch Separation der Partikel unter Ausnutzung der um Größenordnungen höheren Massenträgheit. Aufgrund einer starken Umlenkung der Strömung werden die Partikel in Abscheidebereiche separiert, in denen sie ihre kinetische Energie durch Partikel-Wand- und Partikel-Partikel-Kollisionen verlieren. Der vertikale Einbau der Filter bewirkt eine Beschleunigung der Partikel aufgrund der Erdanziehung. Am unteren Ende des Filters werden die Teilchen in die Umgebung abgeschieden.

In diesem Projekt werden die Filter sowohl experimentell als auch numerisch untersucht. Zur experimentellen Untersuchung wurde der akustische Windkanal (JPA) umgebaut und die Schallabstrahlung nach dem Hallraumverfahren gemessen.  Parallel wurden Untersuchungen zum Druckverlust durchgeführt. Zur Validierung der Abscheideraten wurde am LMV ein weiterer Prüfstand eingerichtet. Die numerische Behandlung der Strömung wird am LAS durchgeführt und beinhaltet sowohl die Berechnung des Druckverlustes als auch die Simulation der Partikelbewegung. Ziel des Projektes ist die Einbautiefe, den Druckverlust und die Schallemission zu reduzieren sowie den Abscheidegrad für Partikel größer 10 µm zu erhöhen.