Mechanisches Trennen 9 AUSWAHL MECHANISCHER TRENNEINRICHTUNGEN... 37

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1 Mechansches Tennen 1 SEDIMENTIEREN... KLASSIEREN FLOCKUNG UND FLOTATION FLOCKUNG (FIOCCULATION, COAGULATION) FLOTATION (FLOTATION) ZENTRIFUGIEREN PRINZIP UND AUFBAU DER FILTER- UND SEDIMENTIERZENTRIFUGEN SEDIMENTIER-ZENTRIFUGEN Schäloh-Zentfugen Telle-Zentfugen Schneckenaustagszentfuge FILTRIER-ZENTRIFUGEN Vetkalkonus-Zentfuge Schub-Zentfuge Pendel-Zentfuge Sebschnecken-Zentfuge Taumel-Zentfuge TROMMELFESTIGKEIT MATERIALFESTIGKEITEN ZYKLON TRENNTEILCHENGRÖßE DRUCKVERLUST UND ZYKLONAUSLEGUNG KONSTRUKTIVE AUSFÜHRUNGEN HYDROZYKLON FILTER GRUNDLAGEN FILTERMITTEL FILTERHILFSMITTEL BERECHNUNG DISKONTINUIERLICHE FILTER KONTINUIERLICHE FILTER GASREINIGUNG GASFILTER Gewebeflte Elektoflte ABSCHEIDER Tockenabschede Nassabschede Abschedung von Flüssgketstöpfchen AUSWAHL MECHANISCHER TRENNEINRICHTUNGEN... 37

2 APA mechan.stofftennung Sete HTL-Wels Auto DI J.Lehne 1 Sedmenteen Beechnungsgundlagen (Snkgeschwndgket von Patkeln n ene Dspesonsphase (=kontn.phase), Que- u. Längsstömung m Absetzaum (=Becken), ) s. Votag!

3 APA mechan.stofftennung Sete 3 HTL-Wels Auto DI J.Lehne

4 APA mechan.stofftennung Sete 4 HTL-Wels Auto DI J.Lehne

5 APA mechan.stofftennung Sete 5 HTL-Wels Auto DI J.Lehne

6 APA mechan.stofftennung Sete 6 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Klasseen Man ekennt, dass Telchen unteschedlche Göße ode Dchte veschedene Absetzgeschwndgketen aufwesen. Be den Klasseappaaten (Soteappaate, classfe, sze) nutzt man des zu kontnuelchen Tennung de Telchen ene Schüttung nach Kongöße ode Dchte. Fü göbee Telchen mt Gößen übe etwa 0, mm genügt dazu das Absetzen duch Schwekaft. Fü de Klasseung von Fengut wd de Absetzvogang mest duch de Flehkaft vestäkt ( klenees Appaatevolumen). Se wd duch entspechende Stömungsumlenkungen ezeugt. Falls de Klasseung n enem Gas als Dspesonsphase (= kontnuelche Phase) efolgt, spcht man von Wndschten ode Schten (classfyng, szng). Wenn de Klasseung n ene Flüssgket efolgt, bezechnet man se als Stomklasseung (Naßklasseung, wet classfyng). Das Wndschten dent.allg. de Tennung fene Telchen, wähend mt den Stomklasseen göbee Feststoffe klasset weden. Das Klasseen duch Schwekaft kann n Gegenstom- und Questomappaaten efolgen. Be den Gegenstomappaaten (Stegohschte) stömt en Gas- ode ene Flüssgket n vetkale Rchtung. De Geschwndgket wd so gewählt, daß se zwschen de Snkgeschwndgket de zu tennenden Telchen legt. Das Gobgut snkt dann nach unten, wähend das Fengut nach oben mtgetagen wd. In den Questomappaaten weden de zu tennenden Telchen duch enen hozontalen Fludstom je nach de Snkgeschwndgket meh ode wenge wet mtgetagen. Das Gobgut snkt zuest aus dem Fludstom, wähend sch das Fengut est nach ene längeen Stecke absetzt. Es gbt ene goße Velfalt von Klasseappaaten, auf de n desem Rahmen dese Enfühung ncht nähe engegangen weden soll. Es soll he auf de Eöteung je enes nach dem Gegenstompnzp abetenden Wndschtes und Stomklassees begenzt weden.

7 APA mechan.stofftennung Sete 7 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Das lnke Bld zegt enen Stegschte zu kontnuelchen Tennung ene Schüttung m Kongößenbeech um 1 mm n zwe Konklassen. Dazu weden de Schüttguttelchen duch en zentales Zulaufoh und enen Vetelkegel n den kesngfömgen Tennaum geletet. De Luftgeschwndgket m Rngaum wd so engestellt, dass das Gobgut nach unten snkt und das Fengut nach oben getagen wd. De Rngaum st demzufolge so zu dmensoneen, dass dan de Luftgeschwndgket zwschen den Snkgeschwndgketen de Telchen des Gobguts und des Fenguts legen. Solche Appaate weden auch zu Abtennung von Staub, Fen- ode Fasetelchen aus Schüttungen engesetzt. Se weden deshalb auch als pneumatsche Renge bezechnet. Im echte Bld st en Aufstomklassee fü Gobgut. De zulaufende Suspenson gelangt duch en Tauchoh n den Tennappaat. Von unten ttt duch enen Anstömboden zusätzlches Wasse en. Deses ezeugt mt den abgesunkenen Feststofftelchen en Fleßbett. De Geschwndgket m Fleßbett wd so hoch gewählt, daß se übe de Austagsgeschwndgket fü de fenen Telchen legt. Das Fengut wd deshalb m Rngaum neben dem Tauchoh nach oben ausgetagen. Das Gobgut ttt duch den n de Übelaufhöhe vestellbaen Schwanhals. Daduch läßt sch de Tennzone m Appaat festlegen. Gegenübe gewöhnlchen Aufstomklasseen zechnet sch de beschebene Appaat duch ene wesentlch höhee Tennschäfe aus. Es se he ewähnt, dass auch de Flotaton en ausgezechnetes Mttel zu Klasseung von Feststofftelchen sen kann.

8 APA mechan.stofftennung Sete 8 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 3 Flockung und Flotaton Allgemen: Fene Telchen sedmenteen lamna. Ihe Snkgeschwndgket st deshalb dem Quadat de Telchengöße popotonal.fene Telchen sedmenteen nu seh langsam. Untehalb ene Telchengöße von etwa 0,01 mm (10 µm) wd de Sedmentaton beets duch molekulae Bewegungsvogänge beenflußt. In Flüssgketen bleben Telchen be Gößen unte etwa 0,001 mm (1 µm) dauend n de Schwebe. De mnmale Absetzgeschwndgket fü enen wtschaftlchen Ensatz von Sedmentatonsappaaten legt be etwa 10-5 m/ s. De Sedmentaton duch Schwekaftwkung st deshalb auf Telchengößen übe und 0,01 mm (10 µm) begenzt. Duch Flockung ode Flotaton können totzdem auch fenee Telchen mttels Schwekaftsedmentaton aus Suspensonen abgescheden weden. 3.1 Flockung (focculaton, coagulaton) zu Flockung mscht man de Suspenson vo de Sedmentaton mt Rühen ode n tubulenten Rohstömungen Flockungsmttel (flocculatng agents) we Esenchlod, Alumnumsulfat ode synthetsche makomolekulae Substanzen be. Dese fühen zu Agglomeaton mehee fene Telchen zu wesentlch gößeen Flocken mt ene entspechend höheen Sedmentatonsgeschwndgket. Zahleche Feststofftelchen (nsbesondee fsche Mahlpodukte) negen zu Egenflockung, be de de Telchen ohne de Zugabe von Flockungsmtteln zu gößeen Vebänden agglomeeen. De Egenflockung kann duch langsam laufende Rühe gefödet weden (mechansche Flockung). 3. Flotaton (flotaton) Be de F l o t a t o n weden de Festofftelchen duch aufstegende Gasblasen aus Suspensonen tanspotet. In de Bodenzone des Flotatonsbeckens weden duch Enblasen von Gasen (mest Luft) aus poösen Böden ode Düsen fene Blasen ezeugt (pneumatsche Flotaton). De Blasen können auch duch Duckenedgung (Entspannungsflotaton) ode Ewämen vohe mt Gasen gesättgte Suspensonen gebldet weden. Als wetee Möglchketen zu Ezeugung fene Gasblasen gelangen de Begasung mt Rühen, de Zufuh von Gas und Suspenson n Mschdüsen und de Elektolyse de kontnuelchen Phase (elektolytsche Flotaton) zu Anwendung. De Telchen de Suspenson, welche duch de dskontnuelche (= dspese-) Phase schlecht benetzt weden, negen dazu, sch an de Obefläche de aufstegenden Gasblasen anzulagen. Se sammeln sch schleßlch n de sch übe de Suspenson bldenden Schaumschcht an und weden von dot duch Räumwekzeuge entfent. De Telchen de Suspenson, welche von de kontnuelchen (= Dspesons-) Phase gut benetzt weden, haften ncht an den Gasblasen und bleben n de Suspenson zuück. Duch de Flotaton können deshalb Stoffe selektv aus ene Suspenson entfent weden. De Flotaton hat dahe auch als Klassevefahen besondee Bedeutung und wd bespelswese zu Gewnnung mnealsche Rohstoffe aus Ezen und zu Kohleaufbeetung n goßem Umfang engesetzt. Ewähnenswet st auch de Entfenung von Duckeschwäze aus Altpape ode de Abtennung von Potenen aus wässegen Lösungen. Da auch Telchen mt seh genge Dchtedffeenz zu kontnuelchen Phase abgetennt weden können, st de Flotaton n de Abwasseengung ene nteessante Altenatve zu konventonellen Flockungssedmentaton. Wenn de Feststoffe ncht genügend wasseabstoßend snd, müssen de Suspenson Chemkalen begemscht weden. Duch de Wahl und de chtge Doseung entspechende Flotatonsmttel können de Benetzungsegenschaften de Feststofftelchen und damt de Selektvtät de Flotaton gezelt beenflußt weden.

9 APA mechan.stofftennung Sete 9 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 4 Zentfugeen Be de Sedmentaton fene Telchen teten besondes m Falle enes gengen Dchteuntescheds zwschen Telchen und Flud seh goße Absetzzeten auf. Be Suspensonen könnte n solchen Fällen neben de Flockung und de Flotaton auch duch Ewämen ene gewße Ehöhung de Absnkgeschwndgket eecht weden. Des wäe abe mt enem hohen Enegeaufwand vebunden und wüde nfolge de daduch vestäkten themschen Bewegung de Flüssgketsmoleküle be seh fenen Telchen ncht zum Zel fühen. Bem Zentfugeen wd de Schwekaft als tebende Kaft duch de Flehkaft esetzt. Da n Zentfugen Zentfugalbeschleungungen bs übe g (!) eecht weden, können auch Tennaufgaben bewältgt weden, de mt de Schwekaftsedmentaton ncht ode nu mt unvehältnsmäßg goßen Appaatevolumna duchfühba wäen. Nomale Zentfugen Supe Zentfugen Ulta Zentfugen g g bs übe g De kontnuelche Fltaton hngegen st ohne seh goßen konstuktven Aufwand (z.b. Ducktommelflte) nu als Vakuumfltaton möglch. De maxmale Duckvelust n Kuchen und Fltemttel st dann auf Wete unte etwa 0,85 ba begenzt. In dskontnuelch abetenden Duckflten snd zwa wesentlch höhee Dffeenzdücke möglch - de Aufwand zu Kuchenentfenung st abe oft eheblch. He snd de Zentfugen übelegen, da de Kuchenentnahme be den Zentfugen aus offenen Tommeln efolgen kann (Duckaufbau n de Zentfugentommel statt n ene Pumpe). Das Zentfugeen st en mechansches Tennvefahen zu Tennung von Suspensonen und von Emulsonen mt Hlfe de Flehkaft. Duch Zentfugeen könnten auch Rauch und Nebel getennt weden. Dazu genügen abe.allg. de vel enfache aufgebauten Zyklone. Man unteschedet zwe gundsätzlch veschedene Zentfugenaten.

10 APA mechan.stofftennung Sete 10 HTL-Wels Auto DI J.Lehne De Fltezentfugen (flteng centfuges): he wd de auf de kontnuelche Phase (= Dspesonsphase) wkende Flehkaft genutzt und de Sedmentezentfugen (sedmentaton centfuges): he wd de auf de vetelte Phase (= dspese Phase) wkende Flehkaft genutzt. 4.1 PRINZIP und Aufbau de Flte- und Sedmentezentfugen De Fltezentfugen wesen duchlässge Tommeln auf. De Sedmentezentfugen bestzen Vollmanteltommeln. Unte de Flehkaftwkung wd das zulaufende Gemsch an den Tommelmantel geschleudet und bldet dot enen oteenden Suspensonsng. Pnzp von Flte- und Sedmentezentfugen (sehe untee Blde): A) Fltezentfuge mt gelochte Tommel: 1 Suspensonszufuh mt Vetelung übe ganze Tommelbete, Suspensonsng, adal stömend, 3 Kuchen, 5 adale Fltatausttt B) Sedmentezentfuge mt Vollmanteltommel 1 Suspensonszufuh, Suspensonsng, 4 Schlamm, 6 Austtt de gekläten Flüssgket übe Übelauf. Übelauf- Weh Pfelchtungen geben de Flusschtung de zu kläenden Flüssgket nnehalb de Zentfugentommel an ( Dspesons- ode kontnuelche- Phase) Beechnungsgundlagen: De übeschlägge Beechnung kann mest mt de Stokes'schen Fomel efolgen, wobe g duch de Zentfugalbeschleungung z esetzt wd. Stokes deshalb, wel de Wandegeschwndgket von klenen Telchen nach außen ene schlechende Stömung entspcht. mt : F wd : z = m a = m ω a z z = m m ω = m u² m π n ω = π f = 60 u² = m π n u = ω = 60 f Dehfequenz [1/s] n Dehzahl [U/mn] u Umfangsgeschwndgket [m/s] Zentfugentommelausschntt: m mttlee Radus fü de Beechnung de Dehbeschleungung w z Absetzgeschwndgket de Telchen n de Tommel [m/s] Beschleungung [m/s²] a z a + m = u = ω²

11 APA mechan.stofftennung Sete 11 HTL-Wels Auto DI J.Lehne w z a d ² ( ρ ρ ) z p p fl = unte de Βedngung, dass: Re < 0,5 18 η f π n m az 60 z m = = mttlee Beschleungungswet ( Velfaches de Schweebeschleungung g). g g Da de Zentfuge mest nu max. bs zu Hälfte gefüllt wd, kann angenommen weden: = 0,7 a m = 0,85 a Anlauflestung: P ~ 0,0017 d² u a 3 ρ fl u a. Umfangsgeschw. des Zentfugenmantels Dauelestung: und 5% de Anlauflestung 4. SEDIMENTIER-ZENTRIFUGEN Poblem be den mesten Zentfugen st de Lageung (flegende Welle) 4..1 Schäloh-Zentfugen dskontnuelch t = 3-15 mn kontnuelch (fü gengeen Feststoffgehalt) Fltat tangentales Schäloh Zulauf Schlamm Zulauf Fltat

12 APA mechan.stofftennung Sete 1 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 4.. Telle-Zentfugen Weden auch Sepaatoen genannt. Vowegend zum Tennen von Emulsonen und fenen Suspensonen. Hohe Dehzahlen. ("Rahmschleude"). Zu wesentlch höheen Duchsätzen, be glechem Bauvolumen kommt man duch ene Konstukton, de sch auch als oteende Lamellenkläe umscheben läßt. De Suspenson ttt duch den Zulauf n de Zentfuge en und wd von unten zum esten oteenden Telle gefüht. Zwschen den Tellen efolgt de Tennung, wenn de Feststoff duch de Zentfugalkaft gegen de Wand des obeen Telles gedückt wd und nach unten bzw. nach außen wandet, wähend de flüssge Phase den Weg zwschen den Tellen nach oben fotsetzt. De Feststoff wd von de Tommelwand mt Hlfe ene Schnecke entfent und ausgetagen. De Tommel otet (mt etwas gengee Dehzahl), um de Telle ncht allzu stak abzubemsen. Fltat Zulauf Telle-Negung: Öffnungen n den Tellen emöglchen den Zusammenstoß von Telchen Schlamm Schnecke n 1 > n n: 0-70 U/mn n n Schneckenaustagszentfuge weden als Dekante (scoll-type centfuge) bezechnet. De Suspenson gelangt duch ene Hohlwelle und duch de Födeschnecke auf den oteenden Suspensonsng n de Vollmanteltommel. De Feststoff (ρ p > ρ F ) sedmentet zu Tommelwand wobe de gekläte Flüssgket übe en Weh zum Flüssgketsausttt gelangt. De Schlamm wd n umgekehte Rchtung übe den konschen Tommeltel mt Hlfe de Födeschnecke (de sch mt ene etwas gengee Dehzahl als de Tommel deht) aus dem Suspensonsng gefödet. Vo dem Austtt aus de Tommel wd de Schlamm nach dem Austauchen aus dem Suspensonsng entwässet. Dese Schlammentwässeung de Dekante st gegenübe den andeen Sedmentatonszentfugenbauaten en wesentlche Votel. Mt Dekanten lassen sch Suspensonen mt Feststoffvolumenantelen bs zu 60 % veabeten. Duch entspechende Ändeung de Wehhöhe und des Volumenstoms fndet de Dekante auch als Klassee Vewendung. De Stömung m Dekante wd duch de mt ene Dffeenzdehzahl mtoteende Schnecke gegenübe jene n gewöhnlchen Vollmantelzentfugen eheblch komplzete. Zu Ehöhung de Absetzgeschwndgket wd oft auch mt Flockungsmtteln geabetet.

13 APA mechan.stofftennung Sete 13 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Pnzps Skzze enes Dekantes: Schnecke n 1 n Zulauf Schlamm Fltat Das Austauchen des Schlamms aus dem Suspensonsng st n de nachfolgenden Skzze zu sehen: Industelle Ausfühung enes Dekantes: Allgemen zu dese Tennungsat: VT: kontnuelch, enfach NT: Feststoff hat enen elatv hohen Feuchtgketsgehalt Flüssgket st noch tüb Abhlfe: Zugabe von Flockungsmttel (Pes!)

14 APA mechan.stofftennung Sete 14 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 4.3 FILTRIER-ZENTRIFUGEN Im Gegensatz zu andeen Vefahen wd de Flüssgket vom Feststoff duch Lochtommeln (sog. Sebtommeln) getennt. De Flüssgphase scket duch den Feststoff unte Enwkung de Flehkaft und wd dabe fltet. Telwese Zugabe von Fltehlfsmtteln. De egentlche Flteung efolgt duch den Fltekuchen. Mest 3 Vogänge: 1. Flteung. Waschen (Enspühen von Waschflüssgket) 3. Tocknen Vetkalkonus-Zentfuge stehend ode hängend. Dskontnuelch Aufgabe φ 10 0mm Im Fltekuchen veblebt de Kapllaflüssgket. Dese lässt sch wetgehend nu duch themsches Tocknen ode Vedampfen (mest unte Vakuum) entfenen. Restfeuchte: - 60 Gew% Fltat Aufgabe 4.3. Schub-Zentfuge Schubtell Kontnuelch. De Schubtelle tägt duch peodsche Hubbewegungen enen Tel des Feststoffes aus. Glechzetg Lockeung des Kuchens. z.b. Entwässeung von Kochsalz Waschflüssgket Fltat

15 APA mechan.stofftennung Sete 15 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Pendel-Zentfuge Duch Aufhängung an 3 Säulen efolgt eschütteungsfee Lageung (auch fü obee Stockweke geegnet) Entleeen oben ode unten Pendelstütze 3 Stützen = statsch Fltat M F z Fede vehndet Kppen Sebschnecken-Zentfuge Ähnlche Aufbau we be de Schneckenaustags-Zentfuge, nu mt ene Sebtommel außen. Tübe- Zulauf n 1 n Taumel-Zentfuge Schlamm Fltat De nomalen Rotaton wd ene exzentsche Taumelbewegung übelaget, de zu ene peodsch schwankenden Ändeung de Flehkaft und somt zu ene Auflockeung des Kuchens füht. Aufgabe Schälmesse tangentale Austag Fltat Welle fü de Taumelbewegung Hohlwelle fü de Hauptdehung

16 APA mechan.stofftennung Sete 16 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 5 Tommelfestgket F F F/ h s F σ F d a d fl st σ F/ F σ = F = F st + F fl A = s h A F st = m st st ω² F fl = m fl fl ω² π n ω = 30 aus Lnenschwepunkt: aus Flächenschwepunkt: = st da π fl ( d = 3 π ( d 3 a a 3 d ) d ) m st d π h π h 8 a = s ρst fl = ( a ) ρ fl m d d Fst + Ffl ( mstst + m flfl ) ω² ( mstst + m flfl ) ( π n)² = = = σ A s h 1,8 10 s h σ tats zul = 6 R S m n max 1 π 6 1,8 10 s h σ m + m st st fl zul fl, s, h [mm] n [mn -1 ] σ [N/mm²]

17 APA mechan.stofftennung Sete 17 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 5.1 Matealfestgketen

18 APA mechan.stofftennung Sete 18 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Bespel: Untesucht weden soll de Absetzzet von 0 m 3 Suspenson n enem Absetzbecken und n ene kontnuelchen Zentfuge. Vesuche egaben ene Patkel-Absetzgeschwndgket m Standzylnde von 10-5 m/s. Das Absetzbecken se 1,4 m tef. De n Fage kommende Zentfuge hat enen Außen von 0,8 m, ene Länge von 1 m und ene Dehzahl von 500 U/mn. a) st de Dehzahl be ene Wekstofffestgket von R e = 50 N/mm² und ene 5-fachen Schehet noch zulässg? b) we goß st de Anlauflestung? (Motodmensoneung)

19 APA mechan.stofftennung Sete 19 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 6 Zyklon De Abschedung de dspesen (=vetelte) Phase efolgt n den Zyklonen ( Flehkaftabschede, cyclone) we n den Sedmentezentfugen duch Flehkaft. Im Gegensatz zu aufwendgen Konstukton de Zentfuge west de seh enfach aufgebaute Zyklon kene bewegten Appaatetele auf, seh echtes Bld. Zyklone snd deshalb seh pesgünstg. Ih hohe Duckvelust und de oft beschedene Tennschäfe snd alledngs eheblche Nachtele. Das zu tennende Gemsch stömt.allg. tangental n enen otatonssymmetschen Raum. Daduch wd n desem ene Dehstömung ezeugt. In dese weden de Telchen (mt gößee Dchte) nach außen geschleudet. De kontnuelche (=dspesons) Phase entwecht duch das Tauchoh nach oben (oveflow), wähend de dspese am Zyklonmantel nach unten gletet (undeflow). De Entnahme efolgt m Falle feste dspese Phasen duch Zelladschleusen ode be flüssge dspese Phase duch Übeläufe ode Pumpen. De unten an den Zyklonmantel anschleßende Abschedeaum und de dan angebachte Abschmkegel vehnden en Wedeaufwbeln abgeschedene Feststofftelchen. De Zyklonmantel kann zylndsch ode - we m Blddagestellt mt enem konsch unteen Tel ausgefüht weden. Neben tangentalen Enlaufkonstuktonen weden Zyklone auch mt Spalenlauf und axalem Enlauf mt Letschaufeln zu Ezeugung de Rotatonsstömung gebaut. Zu Tennung gößee Volumenstöme weden mehee klenee Zyklone paallel geschaltet, da man daduch ene bessee Abschedung eecht als mt enem enzelnen goßen Zyklon (Multzyklon, multple cyclone). Zyklone egnen sch zu Abschedung feste Telchen aus Gasen und Flüssgketen. Se weden auch häufg fü de Topfenabschedung aus Gasen engesetzt. Auch das Klasseen von Feststoffen zählt zu den Ensatzgebeten des Zyklons. He wkt sch alledngs de genge Tennschäfe enschänkend aus. Bedngt egnen sch Zyklone auch zum Tennen von Emulsonen. De zu Abtennung feste Telchen

20 APA mechan.stofftennung Sete 0 HTL-Wels Auto DI J.Lehne aus Flüssgketen gebauten Zyklone weden als Hydozyklone (hydo-cyclone) bezechnet. Ihe Auslegung efolgt nach ähnlchen Übelegungen we jene de Gaszyklone. 6.1 Tenntelchengöße De sch m Zyklon enstellende äumlche Stömung st seh komplzet und läßt sch auch mt aufwendgen Ansätzen nu näheungswese bescheben (Zwephasenstömung, äumlche Sekundästömungen, Tubulenzenfluß auf den Absetzvogang). De n enem Zyklonabschede eechbae Tenntelchengöße läßt sch abe mt enem seh enfachen Modell schon echt gut abschätzen. Entschedend fü de Feststoffabschedung snd de Stömungsvehältnsse entlang de m Bld stchpunktet angedeuteten, gedachten Zylndemantelfläche mt dem Innenadus des Tauchohs und de Länge z. Gob veenfacht, läßt sch de Stömung m Beech dese Fläche als ebene Wbelstömung mt de Bedngung w u = konstant aus de Umfangsgeschwndgket am Enttt n den Zyklon beechnen. Vesuche an Zyklonabscheden haben gezegt, dass de Bezehung w u m = konstant de wklchen Vehältnsse besse wedegeben. Damt ehalten w de gesuchte Umfangsgeschwndgket w e an de Stelle = e zu: m w u = ω = w e ( e / ) Je nach Zyklonbauat (Tangentalenlauf we m Bld gezegt, Enlaufspale ode axale Enlauf mt Schaufelkanz), geometschen Vehältnssen, Feststoffbeladung und Entttsgeschwndgket legt de Wet des Exponenten m zwschen 0,5 und 1. De längs de Höhe z als konstant angenommene Radalgeschwndgket an de Stelle wd aus de Kontnutätsglechung bestmmt:. w = V/ ( π z ) De nach obge Glechung beechnete Umfangsgeschwndgket bewkt ene entspechende Flehkaft auf de Telchen. He können w auf das be den Sedmentezentfugen Beechnete zuückgefen. Da w vo allem an de Abschedung möglchst fene Telchen nteesset snd, können w de duch de Flehkaft bedngte Sedmentaton de dspesen Phase als lamna annehmen. De Absetzgeschwndgket de Telchen an de Stelle = kann deshalb mt de Wnkelgeschwndgket ω = ω beechnet weden. An de Stelle = müssen Patkel mt de Tenntelchengöße geade n de Schwebe bleben. De Patkelduchmesse d p = d T aus de Gl.: w z ω = d p ² ( ρ ρ ) 18 η beechneten Snkgeschwndgket muß somt jenem de Radalgeschwndgket aus de Gl. (sehe schon oben!) entspechen. Somt egbt sch: f p fl

21 APA mechan.stofftennung Sete 1 HTL-Wels Auto DI J.Lehne f fl p p z f fl p p z d z V egbt w w mt und d w z V w η ρ ρ ω π η ρ ρ ω π 18 ) ( ² : : 18 ) ( ², = = = = & & Dese Bedngung füht mt de Entttsgeschwndgket e e A V w & =, A e = Entttsngqueschntt und mt (sehe beets oben!): m e e m e e m e e A V w w = = > = & ω ω zu: 9 ) / )( ( ² e m e fl p p A d V z V η ρ ρ π = & & und damt zu folgenden Bezehung fü de: Tenntelchengöße m e f p e T V z A d ) / ( ) ( 9 & ρ ρ π η = 6. Duckvelust und Zyklonauslegung De Zyklonabschede zu Staubabschedung wesen lede echt hohe Duckveluste m Beech von 1000 bs 500 Pa auf. De Gl. fü d T legt zunächst nahe, enen Zyklon zu Ezelung ene klenen Tenntelchengöße mt klenem Radenvehältns / e und klenem Entttsqueschntt A e zu beteben. Des egäbe zwa seh hohe Zentfugalbeschleungungen an de entschedenden Stelle mt =, wüde abe auch zu entspechend hohen Duckvelusten fühen, wel das Tauchoh dann nu noch enen klenen Duchmesse hätte. Am Enttt ns Tauchoh entsteht nämlch de Hauptduckvelust (Gößenodnung 80 bs 90 % des Gesamtduckvelusts). De fü den Duckvelust entschedene Göße st deshalb de mttlee Geschwndgket m Tauchoh. Auch n de Entttszone entstehen beachtlche Duckveluste. Fü de Beechnung des Duckvelusts n enem Zyklon benötgt man deshalb Wdestandsbewete fü de Enlaufzone c fe und fü das Tauchoh c f. Damt kann de Duckvelust n Analoge zu Duckvelustglechung aus de folgenden Bezehung bestmmt weden: ) ( f fe f w c c p ρ + = De beden Wdestandsbewete können nach Bath-Muschelknautz emttelt weden. Wete fü c fe ca. 1 bs 5 und c f ca. 10 bs Konstuktve Ausfühungen

22 APA mechan.stofftennung Sete HTL-Wels Auto DI J.Lehne

23 APA mechan.stofftennung Sete 3 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 6.4 Hydozyklon seh fene Tennschntt (z.b µm be Dchte 600 kg/m 3 und enem Zulaufduck von 1,5-0, ba ) fen + Wasse Übelauf fen + Wasse Hydozyklon Tauchoh gob Zulauf (Tübe) Anwendung: Ez, Sand, Hefe, Kaoln, Kohle... Untelaufdüse gobes Mateal Wkung: Zentfugalkaft, wobe dese mt abnehmenden Radus mme göße wd. Beschleungungen bs übe 1000g. Gobtennung m Außenwbel, Fentennung m Innenwbel. Je länge de konsche Tel, desto besse de Tennung. Damt das Wasse übe de Innendüse den Zyklon velässt, muss deen Duchmesse göße sen als de Duchmesse de Auslaufdüse. Be geegnete Untelaufdüse efolgt ene Endckung des Untelaufes je nach Konfenhet auf ca. 0-50% Restfeuchte (Gew %), d.h. das Gut kann dekt auf Depone gefahen weden und entwässet dot. Baugößen: 10 mm - m, be Längen von 10 cm bs 4 m Duch de hohen Geschwndgketen und Käfte muss de Auskledung abebfest sen: Wechpanzeung (Kunststoff ode Natugumm) Hatpanzeung (Hatmetall, Pozellan, Schmelzbasalt) VT: genge Raumbedaf goße Duchsatz tennschaf enfache Hestellung kene bewegten Tele kontnuelch pesgünstg fee Wekstoffwahl Enegebedaf genge als Zentfugen

24 APA mechan.stofftennung Sete 4 HTL-Wels Auto DI J.Lehne NT: Endckung nu bs zu enem gewssen Gad möglch Enegebedaf wesentlch höhe als be andeen Klasseen be hohe Tennschäfe snd mehee HZ paallel zu HZ-Batteen geschaltet hohe Wassevebauch (wd duch Keslauffühung vemndet) Sondefom: Taschenzyklon Mt duch Unteduck selbstöffnende Untelaufdüse. Egbt, enen wesentlch gößeen Duchsatz, be weng Restfeuchte, und alledngs etwas schlechtee Tennschäfe Unteduckegelung Z-Battee LINATEX - Taschenzyklon F g h Roh untebechen

25 APA mechan.stofftennung Sete 5 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 7 Flte 7.1 Gundlagen Def.: Tennen gobe bs fenste, schweabsetzende (=sedmentebae) Suspensonen mt mttleem bs klenem Feststoffgehalt, duch poöse Flteschcht und Fltekuchen. Entelung nach Abetswese Flteschcht Duck kont. dskont. lose- könge- Fltetuch Übe- Unte- Schcht Duck (Sandflte) (Ftten) Vefahen Nomalfltaton Ultafltaton Hypefltaton (Revesosmose) Flteschcht poös Poenmemban Poenmemban sempemeable M. Anwendung Suspensonen kollode Stoffe echte Lösungen Bespele (0,005-0,5 µm) Fabstoffe Bakteen Ven (0,000-0,005 µm) Abwasseaufbeetung Dalyse Meewasseentsalzung Osmose: Lösungsmttel (LM) stömt duch sempemeable Memban um Konzentaton auszuglechen (osmotsche Duck) Revesosmose: Duch zusätzlchen Übeduck ttt das LM wede aus de Lösung aus Sempemeable Memban 7. Fltemttel Anfodeung: Wekstoffe: - chemsch beständg - chtge Poengöße - lecht zu engen - gelochte Bleche aus Metall - gewebte Metallsebe - Textlgewebe aus Natu- und Kunstfase (Fltetuch) - poöse Stoffe aus Metall, Kunststoff, Gumm und - Keamk (Ftten) - Pape- und Flzschchten - lockee Schüttungen aus Sand, Mehl, Koks etc. - Häute und Kapllaschläuche

26 APA mechan.stofftennung Sete 6 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 7.3 Fltehlfsmttel Anfodeung: Wekstoffe: - lockee Aufbau des Fltekuchens - stake Adsoptonswkung - kene Reakton mt de Tübe - Dchte soll ähnlch de Tübe sen - Keselgu und Aktvkohle (können auch schon vo Begnn de Fltaton aufgebacht weden) 7.4 Beechnung Flteduck: nmmt mt fotschetende Fltatonsdaue zu, damt Fltegeschwndgket glech blebt. Ab ene gewssen Zet t e hat ene Duckzunahme kenen wesentlchen Enfluss meh auf de Fltegeschwndgket und somt auf den Duchsatz. Dann st es besse, den Fltevogang abzubechen und mt ene fschen Flteschcht neu zu begnnen. Da sowohl de zunehmende Vestopfung de Poen, als auch de Dcke de Flteschcht, sowe de Duck enen Enfluss haben, st es mest üblch, de Fltelestung zuest m Labo zu epoben und dann de gemessenen Wete mt enem geegneten Fakto n de Paxs umzusetzen. Tübe Rückspülung 7.5 Dskontnuelche Flte Kes- ode Sandflte Offen ode geschlossen. Vewendung oft fü Tnkwasseaufbeetung (Bunnen). Rückspülung (be gößeen Feststoffmengen) händsch ode automatsch. Regelung übe den Flteduck (Paallelschaltung mehee Flte) Fltat Fltekuchen Sand Kes Rückspülung

27 APA mechan.stofftennung Sete 7 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Ultaflte Tübe Nu seh genge Fltegeschwndgketen möglch, dahe Ausglech duch goße Flteflächen. Plattenduckflte bzw. Fltepesse Fltat Tübe Fltetuch A Schntt A - A F F Holm Fltat A Am häufgsten von allen Fltetypen : Duck-, Saug- und Anschwemmflte (nomal bs zu 15 ba Übeduck) Telweses Waschen des Fltekuchens. VT: Anzahl de Flteelemente kann angepasst weden genge Restfeuchte. automat. Feststoffaustag möglch NT: Flteung nu solange möglch, bs Hohläume ausgefüllt snd Rahmengöße: bs 1,5 x m bs zu 150 Kammen Kezenduckflte Fltekezen aus Metall, Kunststoff ode Keamk. In de Bodenplatte engeschaubt. Nach dem Auswaschen oft Locken ode Entfenen des Feststoffes mttels Pessluft. Fltetuch Pessluft Fltat Fltekeze Schnell- Veschlus Tübe

28 APA mechan.stofftennung Sete 8 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Schebleflte Goße Fltefläche be klenen äusseen Abmessungen. Zusammenklappbae Rahmen weden n de Fltebeutel geschoben und dann n de Suspenson gehängt. Vele Rahmen nebenenande. Bohungen fü Fltat Fltetuch Fltat Fede Zusammenklappbae Telleflte Rückspülen wd oft duch zusätzlche Rotaton de Telle untestützt. Mest vewendet als Anschwemmflte (z.b. als Endflte fü Behefe) 7.6 Kontnuelche Flte VT: bessee Ausnutzung de Anlagen (gößee Duchsatz) NT: mest höhee Restfeuchte. Vakuum - Dehflte (Tommelflte) Tocknen a) Außenzellenflte Steueung entwede duch Plan- ode Rundsteuekopf Segmente, 1/3 des Duchmesses taucht n de Flüssgket. Abnahme duch Messe, Walzen ode Schnüe. Pessluft Messe Zulauf Fltetuch Waschen Steue kopf Lochtommel Qul

29 APA mechan.stofftennung Sete 9 HTL-Wels Auto DI J.Lehne b) Innenzellenflte fü Suspensonen mt goben und schween Feststoffen. Austagsschnecke Aufgabe Messe Kuchen Segment Enlauf Segment Fltat c) Planflte seh goße Fltefläche hohe Duchsatz Anwendung fü gobe Salze und Sande Duchmesse bs 6 m d) Bandflte Tübe Kunststoff- ode Flteband Vakuum + Bandwäsche Vakuum+ Waschwasse Absaugkasten Fltat Zunehmend m Ensatz, da das Band gewaschen weden kann. Mehee veschedene Saugkästen möglch. Benötgen meh Platz als Dehflte.

30 APA mechan.stofftennung Sete 30 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Duckdehflte Ähnlch den Vakuumdehflten, jedoch komplett n ene Tommel engeschlossen. Feststoffaustag muss gasdcht sen. VT: höhee Fltatonsduck gößee Duchsatz fü lecht vedampfende Meden (z.b. Entpaaffneung von Öl-Popan-Gemschen) NT: aufwendge Sebtommel Fü enfache Flteaufgaben Zulauf Mtnehme Sebbandpesse Entwässen, Flteen und Pessen Vewendung von Flockungsmttel. Bandwäsche. Pessen Aufgabe Lochtommel Entwässeung Vopessen

31 APA mechan.stofftennung Sete 31 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 8 Gasengung Abscheden von Feststoff- und Flüssgtelchen aus Gasen. 8.1 Gasflte Gewebeflte Weden dot engesetzt, wo höchste Abschedegade (ca. 99,9%) efodelch snd. Dabe müssen Telchen < 0,5 µm abgescheden weden, obwohl de Gewebepoen > 0,5 µm snd. Daaus st eschtlch, dass neben de Sebwkung noch andee Käfte betelgt snd: Adhäson und elektostatsche Käfte Ncht fü feuchte und klebge Stäube geegnet! Abschedegade: a) wevel % des gesamten Feststoffes abgescheden weden Gesamtabschedegad b) wevel % ene bestmmten Kongöße abgescheden weden Faktonsabschedegad Entelung: Standot des Gebläses Konstukton Saug- Duck- Schlauch- Flächen- Rehen- Rund- Flte Flte Das Hauptpoblem de Gasflte besteht n de Besetgung des abgeschedenen Staubes (Fltekuchen) von de Flteobefläche. Fltegewebe: 1) Natufase: Wolle und Baumwolle VT: hohe Abschedegad NT: genge chemsche- und Tempeatubeständgket ) Synthesefase: Bspl.: PE VT: bessee chemsche- und Tempeatubeständgket NT: gengee Abschedegad 3) Metallfase, Glasfase, Stenwolle VT: höchste Tempeatubeständgket (bs übe 1000 C)

32 APA mechan.stofftennung Sete 3 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Tuch-, Gewebe- Flte: Matealaufbau: Abengungsvogang: a) Saugschlauchflte Wd mest n Zellenbauwese beteben, damt kontnuelche Beteb gewählestet st. De Rengung efolgt duch das Abklopfen des Rahmens, an dem de Flteschläuche befestgt snd.

33 APA mechan.stofftennung Sete 33 HTL-Wels Auto DI J.Lehne b) Pulsa-Flte De Flteschläuche snd übe Metallkäfge gezogen. Abschedung an de Außenfläche. Das Rengen efolgt duch kuz dauende Duckstöße wähend des Betebes (0,01-0,5 sec.) kontnuelche Beteb. Rengas wd geade abgeklopft Rüttelvochtung Renluft Duckluft Flteschläuche Rengas Zellad Staubluft Rohgas Austagsschnecke Staub Rohgas SAUGSCHLAUCHFILTER PULSAIRFILTER Betebsaten: Offlne - Beteb: Onlne - Beteb: 8.1. Elektoflte Staub- und Nebeltelchen weden bem Duchstömen enes Hochspannungsfeldes elektostatsch aufgeladen. De Aufladung efolgt duch Spüh- ode Coona-Entladung von negatv geladenen Spühelektoden (dünne Dähte von - 4 mm ode schafkantge Stefen) be bs Volt Glechstom. Abschedung an postv geladene Wand. Es gbt Nass- und Tocken- Elektoflte. _ Rengas Rohgas 6-80 Gassen w: 0,5-3 m/s p: Pa V. < 10 6 m³/h

34 APA mechan.stofftennung Sete 34 HTL-Wels Auto DI J.Lehne 8. Abschede Nutzung de Massentäghetskäfte zum Abscheden von festen und flüssgen Telchen Tockenabschede Kammeabschede l De Luftgeschwndgket wd vezöget auf ca. 0,1 bs 1 m/s. Abschedegad: 0,4 bs 0,6 VT: bllg NT: goße Raumbedaf nedge Abschedegad Pallabschede Fü das Voabscheden göbeen Staubs und goße Feststoffmengen. De Abschedung efolgt duch schafe Rchtungsändeung des Gasstomes, den de Staubtelchen ncht mtmachen können (Täghet de Masse!) w: bs 0 m/s Abschedegad: 0,4 bs 0,6 Anwendung z.b.: pneumat. Födeung. 8.. Nassabschede w w h Velageung des Poblems de Gasengung auf de Wasseengung. Wd dot angewendet, wo z.b. hohe Feuchtgketsgehalt den Ensatz von Tuchflten unmöglch macht, bzw. wo glechzetg auch absobet wd.. Abschedegad bs 99,9 % Genzkon: 0,1 µm bs 1 µm Pnzpen und Bauaten

35 APA mechan.stofftennung Sete 35 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Stahlwäsche und Ventuwäsche Stahl-W.: Flüssgket saugt Gas an Ventu-W.: Gas saugt Flüssgket an Snd m Pnzp goße Stahlpumpen. Geegnet fü Feststoff und Flüssgketsabschedung De Abschedung de veunengten Flüssgket aus dem Gasstom efolgt entwede duch Umlenkung ode duch nachgeschaltete Zyklone (z.b. be de Gchtgaswäsche) VT: seh gute Abschedung (bs 99,9%) NT: hohe Enegeaufwand

36 APA mechan.stofftennung Sete 36 HTL-Wels Auto DI J.Lehne Rotatonszestäube De Gasstom kann den Wassetöpfchen auswechen, de Feststofftelchen snd zu täge dafü und bleben an den Töpfchen haften. De Anteb des Rotos efolgt nu duch Rückstoss allen. Achtung auf de chtge Töpfchengöße. (Eventuell Töpfchenabschede nachschalten) nedge Duckvelust: ca. 100 mm WS Bespel: Gesucht st theo. Lestung des Gebläses be V. = 50 m 3 /s? Waschflgkt. Rohgas Saugzug-Ventlato Rengas Lageung Rppen Roto 8..3 Abschedung von Flüssgketstöpfchen Lamellenabschede Peeless-Abschede: spezell zu Wasseabschedung n Edgasletungen Fangnne Akustsche Abschede Unte Schallenwkung koaguleen fene Telchen n den Schwngungsknoten. Anschleßendes Abscheden n Zyklonen. Das Beschallen efolgt duch Hochfequenzsenen n soleten Schalltümen. z.b. Abschedung von H SO 4 -Nebel, Alkalsalzstaub NT: hohe Enegeaufwand, Schallsoleung Gestckabschede (Gestck = Geflecht) Demste De egentlche Abschedung efolgt duch Umlenkung n enem Dahtgeflecht. Voabschedung schon duch enfache Umlenkung. Anwendung de Gestckabschede be Nebeln, vo Tocknen, vo und nach Kompessoen, be hochenen Podukten, nach Destllatonskolonnen, nach Absoptonstümen, etc.

37 APA mechan.stofftennung Sete 37 HTL-Wels Auto DI J.Lehne a) legend b) stehend Rohgas Rengas max mn mn 300 L 3 x φd Demste 150 Gasgeschw. - 5 m/s Halbschale mm Abschedegad: 70 % ohne Demste 99,97 % mt Demste fü Töpfchen mt 3-5 µm 9 Auswahl mechansche Tennenchtungen