Strukturänderung der filternden Schicht und Änderung der Filtrationskinetik während der Clogging-Phase eines Filtermediums bei der Staubabscheidung

Die vorliegende Arbeit vereint die bisher getrennten Wege der beiden Forschungsgebiete, Tiefenfiltration und Oberflächenfiltration, bei der Betrachtung der Clogging-Phase eines Filtermediums aus Fasern anhand einer durchgehend kohärenten Modellvorstellung miteinander. Hierbei wird das sich stets ändernde, filternde System – das gegebene Filtermedium zzgl. aller zurückgehaltenen Staubpartikeln – während des fortlaufenden Filtrationsprozesses durchgehend als ein Zwei-Komponenten-System, das aus zwei koexistierenden, jeweils einkomponentigen Packungen besteht – eine gleichbleibende Faserpackung und eine sich kontinuierlich ändernde Partikelpackung –, dargestellt. Durch die Unterscheidung der Partikel-Partikel- zu der Partikel-Faser-Abscheidung wird die Staubabscheidung stets wie eine Tiefenfiltration mit der grundlegenden Abscheidetheorie beschrieben, sodass das physikalische Wesen des Filtrationsprozesses auch in der Phase der Oberflächenfiltration seiner Natur entsprechend auf der Mikroebene modellhaft abgebildet ist. Daraus ergibt sich eine neue, ganzheitliche Betrachtungsweise für den gesamten Filtrationsprozess bei der Staubabscheidung: Es handelt sich um einen Prozess der kontinuierlichen, systematischen Strukturänderung des filternden Systems, der in der vorliegenden Arbeit umfassend untersucht wurde. Ein neu entwickeltes Mehrschichtenmodell mit Offset zum Kuchenwachstum, das insbesondere für die Untersuchung der Clogging-Phase geeignet ist, wurde vorgestellt, erläutert und diskutiert. Diese Arbeit soll allen Interessierten nicht nur einen neuen Weg zur Beschreibung und zur Modellierung des Filtrationsprozesses in der Gasreinigung aufzeigen, sondern auch neue Perspektiven in einem weiteren Kontext der Partikeltechnologie eröffnen.