Lagrangesche Berechnung von Agglomeratstrukturen am Beispiel eines Sprühtrockners

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Agglomerationsmodell zur modellbasierten Vorausberechnung von Agglomerationsprozessen in Sprühtrocknern sowie den sich daraus ergebenden Struktureigenschaften sprühgetrockneter Pulver vorgestellt. Ziel dieser Arbeit ist die optimierte Planung von Sprühtrocknern hinsichtlich der spezifischen Produkteigenschaften. In dem hier vorgestellten Agglomerationsmodell wird der Lagrangesche Punktpartikelansatz dahingehend erweitert, dass die Lage jedes einzelnen Primärpartikels innerhalb eines Agglomerats gespeichert wird. Anhand dieser Lagevektoren werden verschiedene Strukturparameter wie Partikelgröße, Porosität und Sphärizität berechnet, welche die Agglomeratmorphologie beschreiben. Die einzelnen Modellteile werden anhand verschiedener Testfälle validiert und auf Plausibilität geprüft. Schließlich wird das Agglomerationsmodell bei der Simulation eines industriellen Sprühtrockners angewendet.

This study is focused on the development of an innovative Lagrangian model to predict structure characteristics of spray-dryed powders deduced from agglomeration processes in spray-dryers. The main objective of this work is the optimized planning of spray-dryers regarding specific product properties. Therefore, the Lagrangian point particle assumption is extended by storing the position of each particular particle inside an agglomerate. Based on these position vectors, various structure properties such as particle size, porosity or sphericity, which describe the agglomerate morphology, are calculated. The specific model parts are validated and checked for plausibility by means of different test cases. Finally, the advanced agglomeration model is applied in the simulation of an industrial spray dryer.