Struktur und Durchführung von Filtermedien während der Partikelabscheidung

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Bei der Abtrennung partikelförmiger Komponenten aus der Gasphase durch Filter spielen die innere Struktur des porösen oder faserige Filtermediums und die Struktur des sich darin anlagernden Staubes eine zentrale Rolle für die Leistungsfähigkeit des technischen Filters. Versuche einer Modellbildung für den Abscheidewirkungsgrad als Funktion der Zeit sind für die Praxis bisher aber stets unbefriedigend geblieben, weil sich Modellaussagen infolge stark schwankender innerer Porositätsverteilungen nur schlecht verallgemeinern lassen. Des weiteren ändern sich bei Tiefenfiltern die innere Porositätsverteilung und Durchströmung mit dem Grad der Staubeinlagerung, d.h. mit der Zeit. Über diese Vorgänge ist derzeit nur wenig bekannt, weil die Bestimmung der inneren Verteilung des eingelagerten Staubes als Funktion der Zeit sehr mühsam, ungenau und mit der Zerstörung des Mediums verbunden ist. Die Entwicklung neuer Methoden zur raschen, genauen und zerstörungsfreien Messungen der 3-dimensionalen Verteilung der eingelagerten Partikelmasse sowie der Durchströmung ist daher eine Voraussetzung für die Weiterentwicklung der Filtertechnik. Im vorliegenden Teilprojekt soll die Staubmasseneinlagerung und Durchströmung von porösen Medien, insbesondere Tiefenfiltern, bei der Abscheidung von Partikeln aus Gasen untersucht werden. Hierzu soll anhand von mit NMR nachweisbaren Stäuben eine Methode zur rückwirkungsfreien Messung von Verteilungen der Masseneinlagerung als Funktion von Ort und Zeit mit einer Auflösung von ca. 10x10x10µm entwickelt werden. Zur Absicherung der Methodik dienen Vergleiche mit anderen, invasiven Techniken wie KLRM, REM und Gravimetrie an schichtweise aufgebauten Medien. Ziel dieser Untersuchungen ist die Erstellung eines Zusammenhanges der räumlichen Verteilung der Partikeleinlagerung mit Aufbau und Hohlraumstruktur des Filters, den Filterbetriebsbedingungen, insbesondere der Strömungsgeschwindigkeit, sowie den Partikeleigenschaften. Daher sollen in einer späteren Phase auch ortsaufgelöste Durchströmung und Hohlraumstruktur der Filtermatrix in die Untersuchungen einbezogen werden. Mit Hilfe der gewonnenen Daten sollen vorhandene Abscheidemodelle weiterentwickelt werden.