Kolumne der Schüttgut & Prozess 1/2025
Vom Winde verweht (1)
Der erste Artikel im neuen Jahr widmet sich dem anstehenden Technologietag zur pneumatischen Fördertechnik in Hamburg – wobei mir die Idee beim Staubsaugen kam: Meine Kinder haben Kaninchen und wir nutzen ein pelletiertes Strohstreu. Während der Feinanteil sehr leicht aufzusaugen ist, bleiben die Pellets meist liegen. Grund genug für mich einen Industriesauger zu kaufen und ein paar Simulationen vom Einstreu zu machen.
Grundlagen
Zunächst zum Schüttgut: Die Pellets haben einen Durchmesser von 8 mm und Längen von 8–16 mm, die an einer Stichprobe eingestellt wurden (siehe Abb. 1). Sie haben ohne Feinanteil eine Schüttdichte von 500 kg/m³. Der Feinanteil wird nicht simuliert, da reine Pellets den Worst Case abbilden solange wir von trockenem Schüttgut sprechen. Eine detailliertere Kalibrierung von Schüttwinkel, Wandreibung und Fluidisierbarkeit ist möglich, wurde hier aber nicht durchgeführt.
Beispiel
Als Beispiel für die Simulation soll eine Rohrleitung mit 200 mm Durchmesser bei einem Anstieg von 5 m über eine Länge von ca. 10 m dienen. Dabei erinnerte ich mich an ein Gespräch am Rande einer DSIV-Veranstaltung: „Leitungen werden immer horizontal oder vertikal verlegt, schräg macht man nicht“ – warum eigentlich nicht? Das möchte ich hier mit Ihnen beleuchten. Darum vergleichen wir drei Fälle: 5 m Steigung in einem Schritt (a), in zwei 2,5 m Schritten (b) und diagonal mit einer Steigung von 30° (c). Zu Fördern sind 10 Tonnen Pellets pro Stunde.
Simulation
In den Simulationen zeigte sich, dass nur die zweistufige Förderung in der Lage ist bei nur 5 m/s Luftgeschwindigkeit zu fördern, weshalb in Abbildung 2 die Förderung mit 10 m/s Luftgeschwindigkeit zu sehen ist, was einem Volumenverhältnis von 56,5 zum Feststoff entspricht. Anhand der ausgewählten Bilder mit maximaler Füllung, lässt sich gut erkennen, wie groß die geförderten Pfropfen sind, aber auch, dass bei 10 m/s kein komplett gleichförmiger Transport stattfindet. So findet der Transport in Fall (a) durch insgesamt 17 Pfropfen von durchschnittlich 5,9 kg statt, bei (b) in 23 Pfropfen von 3,7 kg und bei (c) in 9 Pfropfen von 10,2 kg. Unterschiede ergeben sich durch unterschiedlich hohe verbleibende Massen in der Leitung.
Ein Versprechen auf MEHR
Dieser Artikel reicht leider nicht aus, um die Auswertungen vollständig zu beleuchten. Mehr Details finden sich in den Videos im Link in der Bildunterschrift und in meiner nächsten Kolumne. Aber eines sei vorweggenommen: Die Erfahrungswerte stimmen und die schräge Förderleitung schneidet in diversen Werten schlechter ab als die beiden geraden Leitungen. Seien Sie also gespannt auf den nächsten Beitrag, lieber Leser. In der Zwischenzeit sehen wir uns in Hamburg!
Der Autor unserer Schüttgut-Kolumne ist Dr.-Ing. Jan-Philipp Fürstenau. Als Application Engineer Ansys Rocky bei der CADFEM Germany GmbH beschäftigt er sich primär im Rahmen der Partikelsimulation mit Fragen der Verfahrens- und Schüttguttechnik.