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Titelaufnahme

Titel
Numerical simulation of pneumatic conveying of powders / eingereicht von Afsaneh Soleimani
VerfasserSoleimani Khortoomi, Afsaneh
Begutachter / BegutachterinSchneiderbauer, Simon ; Padding, Johan
ErschienenLinz, April 2016
Umfangvi, 118 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Univ., Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Partikel-Wand-Kollision / Wandrauhigkeit / Kinetische Theorie / Zwei-Fluid Modell / pneumatische Förderung
Schlagwörter (EN)particle-wall collision / Wall-roughness / kinetic theory / two-fluid model / pneumatic conveying
Schlagwörter (GND)Granulärer Stoff / Pneumatische Förderung / Kinetische Theorie / Strömungsmechanik / Numerische Strömungssimulation
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-9739 Persistent Identifier (URN)
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Numerical simulation of pneumatic conveying of powders [3.79 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Englisch)

Material handling is one of the most important parts of industrial processes. In different industries like pharmaceutical industry and process engineering, Pneumatic conveying systems are used to convey the powdery material to the processing devices. However, different factors may affect the operation efficiency of such systems. In order to optimize the design and operation of such systems, careful studies and investigation around the associated gas-particle flow is required. One of the most important aspects of the gas-particle flow, particularly in confined conveying systems, is the effect of bounding walls since the particle-wall collisions are strongly influenced by the wall-friction and wall-roughness of the conveying line. This, in turn, requires an appropriate wall boundary condition in numerical prediction of system operation. In this thesis a new boundary condition for kinetic theory based two-fluid models was developed to account for rough bounding walls. This model is based on the concept of a virtual wall angle proposed by Sommerfeld (Int. J. Multiphase Flow, 905-926, 1992). By considering the average wall-roughness effect for an ensemble of colliding particles, this concept was generalized to be compatible with two fluid models. The model was validated for two different cases (straight duct and pipe bend) and the results revealed good agreement with the experimental study and/or Lagrangian simulation. Finally the developed boundary conditions are applied for the simulation of complex industrial geometries and the results are discussed. The results show that the presented models are capable to optimize the operation of the system.

Zusammenfassung (Deutsch)

Der Transport von granularem Material ist ein wichtiger Bestandteil zahlteicher industrieller Prozesse. Vor allem in der Stahl- und Prozessindustrie wird die pneumatische Fördertechnik verwendet, um pulverförmige Materialien zu ihren Bestimmungsorten zu transportieren. Die Effizienz solcher Systeme wird üblicherweise von verschiedensten Einflussfaktoren bestimmt. Um nun deren Design, Energieeffizienz und Transportverhalten zu optimieren, ist eine detaillierte Analyse der damit verbundenen Gas-Partikel-Strömung notwendig. Einer der wichtigsten Einflussfaktoren in pneumatischen Fördersystemen sind die Wände der Förderrohre, die durch Reibung und Wandrauhigkeit das Verhalten der Partikel-Wand-Kollisionen signifikant beeinflussen. Daher werden entsprechende numerische Modelle benötigt, die diese Einflussfaktoren präzise beschreiben können. In dieser Dissertation werden neue Randbedingungen für kontinuierliche Mehrphasenmodelle für Gas-Partikel-Strömungen entwickelt. Diese Randbedingungen berücksichtigen dabei die Materialparameter Reibung und Wandrauhigkeit. Dieses neue numerische Modell zur Beschreibung des Wandeffektes basiert auf dem Konzept des virtuellen Wandwinkels von Sommerfeld (Int. J. Multiphase Flow, 905-926, 1992). Um Kompatibilität dieses Konzepts für einzelne Partikel-Wand-Kollisionen zu einem Kontinuumsmodell zu erreichen, wird über die Partikel-Wand-Kollisionen eines Partikelensembles integriert. Dies liefert den gemittelten Einfluss der Wand auf die Gas-Partikel-Strömung. Dieses Modell wurde für zwei verschiedene Testfälle validiert. Die Ergebnisse zeigen sehr gute Übereinstimmung mit Experimenten and detailliert aufgelösten Computersimulationen. Abschließend wird die Anwendbarkeit dieses neuen Modells auf industrielle Anlagen gezeigt. Die Ergebnisse zeigen das Optimierungspotential durch die Anwendung der präsentierten numerischen Modelle.