Untersuchungen zu hydrodynamischen Instabilitäten in axial durchströmten Aerozyklonabscheidern kleiner Bauart

Bei der Auslegung dieser kleinskaligen Zyklonabscheider wurde festgestellt, dass der Druckgradient über diese Abscheider mit den klassischen Berechnungsmodellen im Vergleich zu Messungen zu groß vorhergesagt wird. Ursache dafür ist unter anderem, dass bei Zyklonabscheidern kleiner Bauart andere Randbedingungen herrschen, als sie diesen klassischen Berechnungsmodellen zugrunde liegen. Ferner bringen kleinere Volumenströme, wie sie in den genannten Anwendungen auftreten, andere Strömungsformen im Zyklonabscheider mit sich. In der vorliegenden Arbeit wird deshalb der Strömungszustand speziell in kleinskaligen Gleichstromaerozyklonabscheidern bei niedrigen Volumenströmen untersucht. Es wird ein mathematisch-physikalisches Modell hergeleitet, bei dem der Primärwirbel im Zyklonabscheider als Ringspaltströmung mit axialer, radialer und tangentialer Strömungskomponente betrachtet wird. Aus dem Rechenmodell resultieren die Druck- und Geschwindigkeitsverteilungen, welche rechnerisch mit Störgrößen überlagert werden. Mit Hilfe einer Stabilitätsanalyse können diejenigen Strömungszustände identifiziert werden, bei welchen hydrodynamische Instabilitäten in Form von regelmäßig und axial bewegten Wirbelsystemen bei der Zyklonströmung auftreten. Als signifikante Einflussgrößen werden die Zyklonlänge, der Innenradius des Leitapparates, die Breite und Anzahl der Leitschaufeln und deren Anstellwinkel ermittelt.