VDI-Förderpreis 2014 für C. Knopf
Auf der diesjährigen Jahresversammlung des Magdeburger VDI-Bezirksvereins am 14.11.2014 wurde Herrn M.Sc. Christian Knopf für seine Arbeiten zur Gegenüberstellung von optischen Messmethoden zur Bestimmung von Partikelgeschwindigkeit in flachen Wirbelschichten der VDI-Förderpreis 2014 verliehen.

Das Thema der Master-Arbeit von Herrn Christian Knopf gliedert sich in die Arbeiten der BMBF-geförderten Nachwuchsforschungsgruppe Wirbelschichttechnik (NaWiTec, Leitung Jun.-Prof. Dr.-Ing. A. Bück) ein, deren Ziel es ist, neue Erkenntnisse in Hinblick auf die Auslegung und den Betrieb solcher Anlagen zum Erreichen einer geforderten Produktqualität abzuleiten. Die Wirbelschichttechnik findet vielfachen Einsatz, u.a. in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, z.B. für die Beschichtung von Wirkstoffen, die Trocknung von Lebensmitteln zur Steigerung der Haltbarkeit und zur Herstellung von Instant-Lebensmittelpulvern. Die Produktqualität, z.B. das Auflösungsverhalten, wird maßgeblich durch die Bewegung der Partikel in den Apparaten beeinflusst, z.B. die Vermischung der Partikel, die eine gleichmäßige Beschichtung ermöglicht, auf der anderen Seite besteht die Gefahr bei mangelhafter Partikelbewegung, dass es zu Ablagerungen im Apparat kommt (Totzonen), die den Prozessablauf behindern und damit die Wirtschaftlichkeit herabsetzen. Für eine gezielte Auslegung der Apparate bzw. der Wahl der Betriebsparameter sind daher Aussagen über die Partikelbewegung notwendig.

Für die experimentelle Bestimmung der Partikelbewegung existieren zur Zeit mehrere Messsysteme, z.B. Laser-Doppler-Anemometrie (LDA), Particle Image Velocimetry (PIV) oder Particle Tracking Velocimetry (PTV), die auf unterschiedlichen Messprinzipien beruhen. Viele dieser Messsysteme werden aktuell nur in indirekt eingesetzt, z.B. zur Vermessung von Strömungen den ein sehr geringer Anteil an Tracer-Partikeln hinzugegeben wurde. Bei Wirbelschichtprozessen handelt es sich hingegen um dichte Partikelströmungen und eine Anwendbarkeit bzw. Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Methoden ist bisher kaum untersucht.

Die Masterarbeit „Gegenüberstellung von optischen Messmethoden zur Bestimmung der Partikelgeschwindigkeit in flachen Wirbelschichten” von Herrn Christian Knopf befasst sich daher mit den verschiedenen messtechnischen Grundlagen und den Anwendungsmöglichkeiten der Messsystemen mit dem Ziel der Ermittlung der Partikelbewegung in Wirbelschichtprozessen.

Neben der Betrachtung etablierter Messmethoden trägt die Arbeit von Herrn Knopf in wesentlichem Maße dazu bei, die Methode der Partikel-Tracking-Velocimetrie für die Untersuchung von Wirbelschichtprozessen nutzbar zu machen. Bemerkenswert dabei ist, in welchem Umfang zusätzliche Details, besonders im Bereich der Partikelwechselwirkungen, die z.B. zum Partikelbruch und zur Staubbildung beitragen, mit dieser Methode zugänglich gemacht werden. Das Wissen um diese Details wird nachhaltig dazu beitragen, bestehende Modelle zur Beschreibung und Optimierung zu verbessern, und damit eine bessere Auslegung und wirtschaftlicheren Betrieb von Wirbelschichtprozessen zu ermöglichen.
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