title: Lasertriangulationsmessung der zeitlichen Änderung der Staubkuchendicke an flexiblen Filtermedien zur Validierung numerischer Simulationen
Creators: name: Haenecke, Matthias
Publisher: name: Bergische Universität Wuppertal
Year: 2021

description: Diese Arbeit behandelt die Entwicklung eines Messverfahrens zur Online-Ermittlung der Staubkuchendicke an einem Filterschlauch. In unzähligen modernen Anlagen wird die Oberflächenfiltration eingesetzt, um Partikeln aus Gasen abzuscheiden. Dabei bildet sich an der Oberfläche des Filtermediums ein Staubkuchen aus, welcher einen maßgeblichen Einfluss auf den Prozess der Partikelabscheidung und den Energieverbrauch der Anlage besitzt. Um die Bildung des Staubkuchens genauer zu analysieren, wird in der vorliegenden Arbeit ein Messsystem untersucht, welches mittels Lasertriangulation die Staubkuchendicke während des Anlagenbetriebs erfasst. Zunächst werden Einflussfaktoren ermittelt, welche das Messsystem beeinflussen. Es zeigt sich, dass für die Messung von validen Werten ein Differenzmessverfahren, bestehend aus zwei Sensoren, einzusetzen ist. Die Differenzmessung bedingt die Applikation eines Referenzmessobjekts am Filterschlauch. Mithilfe dieses Referenzmessobjekts ist es möglich, die Staubkuchendicke unabhängig von der Verformung des Filtermediums infolge des Druckverlusts zu untersuchen. Nach der Analyse der einflussnehmenden Parameter wird das Messsystem an einem Teststand nach VDI 3926 eingesetzt. Es werden Messungen an unkonditionierten Prüffiltern mit und ohne ePTFE-Beschichtung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede in der Bildung des Filterkuchens zwischen beschichteten und unbeschichteten Filtern. Weitere Messungen werden an einer Filterschlauchtestanlage durchgeführt. Hierbei wird das Messsystem unter realen Bedingungen eingesetzt und die Bildung des Staubkuchens an einem Filterschlauch untersucht. Die Ergebnisse werden vergleichend mit denen einer numerischen Simulation betrachtet. Es zeigt sich, dass die Messung der Staubkuchendicke als zusätzliche Validierungsgröße die Qualität von numerischen Simulationen verbessern kann. Das untersuchte Messsystem ist für die exakte Messung des Staubkuchens an flexiblen Filtermedien geeignet und liefert Ergebnisse mit bislang nicht erreichter Genauigkeit.
description: This thesis deals with the development of a measuring method for online determination of the dust cake thickness on a filter bag. In countless modern plants surface filtration is used to separate particles from gases. During this process a dust cake is formed on the surface of the filter medium. This dust cake has a significant influence on the process of particle separation. In order to investigate the formation of the dust cake in detail, a measuring system is investigated in this thesis. The measuring system uses the principle of laser triangulation to measure the thickness of the dust cake during plant operation. First of all, factors are determined which influence the measuring system. It is shown that for the measurement of valid values a differential measurement method consisting of two sensors has to be used. The differential measurement method requires the application of a reference object to the filter bag. By using this reference object, it is possible to investigate the formation of the dust cake independently of the deformation of the filter medium due to the pressure drop. After the analysis of the influencing parameters, the measuring system is used on a test rig according to VDI 3926. Measurements are carried out on unconditioned test filters with and without coating. The results show significant differences in the formation of the filter cake between coated and uncoated filters. Further measurements are carried out on a filter bag test rig. In this case, the measuring system is used under realistic conditions and the formation of the dust cake on a filter bag is examined. The results are compared with those of a numerical simulation. It is shown that the measurement of the dust cake thickness as an additional validation variable can improve the quality of numerical simulations. The investigated measuring system is suitable for the exact measurement of the dust cake on flexible filter media and delivers results with very high accuracy.