Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Individuelle Lösungen für Filtrationsprobleme

22.10.2003


Fraunhofer ITWM simuliert und optimiert Filtrationsprozesse



Filter werden in vielen Bereichen der Industrie und des täglichen Lebens eingesetzt, um Menschen vor toxischen oder allergenen Stoffen zu schützen und die Funktionsfähigkeit von Maschinen zu erhalten. Sie müssen an ihren jeweiligen Einsatzbereich angepasst sein, d.h. Reinraumfilter müssen selbst kleinste Staubpartikel aus der Luft filtern, während Ölfilter weitaus durchlässiger sein müssen. Für jedes Filtrationsproblem existiert also eine ganz spezifische Lösung.



Auf konventionellem Weg, d.h. über das Konstruieren und Testen von Prototypen, ist diese jedoch nur sehr zeit- und kostenaufwändig zu finden, da sowohl die Filtereffizienz als auch die Aufnahmekapazität von Filtern durch das komplexe Zusammenspiel vieler Faktoren bestimmt werden; dazu zählen die physikalisch-chemischen und geometrischen Eigenschaften der Einzelfasern, die geometrische Anordnung der Fasern im Filtergewebe, die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Flüssigkeit sowie Größe, Masse und Form der Teilchen.

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik in Kaiserslautern hat eine Software entwickelt, die diese wichtigen Filterparameter berücksichtigt und die Partikelfiltrationseigenschaften einer Mikrostruktur virtuell ermittelt. Die Mikrostruktur, die als Eingabe in die Simulation dient, kann entweder virtuell erzeugt und nach Belieben im Computer verändert oder aus der Rekonstruktion von dreidimensionalen Computertomografien realer Filter gewonnen werden. Die Strömung durch diese Mikrostruktur wird mit Hilfe des ITWM-eigenen Tools, das sich besonders für komplexe Strukturen eignet, berechnet. Es berücksichtigt die unterschiedlichen Filtrationsmechanismen für große und kleine Teilchen und berechnet Filtereffizienzen, Partikeldurchmesser, Verteilung der Schmutzbeladung des Filters, Verstopfen des Filters durch große Teilchen, Einfluss von Adhäsionskräften auf die Schmutzablösung. Damit die Teilchen in Kontakt mit den Fasern kommen können, werden sowohl ihre Trägheit als auch der Einfluss der Brown´schen Molekularbewegung der Flüssigkeit berücksichtigt, die je nach Temperatur und Viskosität unterschiedlich sind. Somit ist es möglich, im Detail die Filtereffizienz einer Mikrostruktur in Abhängigkeit von Flüssigkeits- bzw. Lufteigenschaften und Teilchengröße zu bestimmen; insbesondere kann die Teilchengröße mit der größten Eindringtiefe virtuell in der Simulation ermittelt werden. Auch die Verteilung der Schmutzbeladung im Filter sowie das Zusetzen von Filtern kann im Detail ohne aufwändige experimentelle Tests untersucht werden.

Die ITWM-Software ist deshalb ein wesentlicher Schritt in Richtung des virtuellen Materialdesigns von Filtermedien; auf der Fachmesse "Filtech" in Düsseldorf stellt das Institut derzeit sein Tool vor.

Ilka Blauth | idw
Weitere Informationen:
http://www.itwm.fhg.de

Weitere Berichte zu: Filter Filtereffizienz Filtrationsproblem Mikrostruktur Teilchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Event News

12V, 48V, high-voltage – trends in E/E automotive architecture

10.01.2017 | Event News

2nd Conference on Non-Textual Information on 10 and 11 May 2017 in Hannover

09.01.2017 | Event News

Nothing will happen without batteries making it happen!

05.01.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau