Numerische Untersuchung des Einflusses von Flüssigkeit auf die Partikeldynamik in einem Wirbelschicht-Rotorgranulator
Seiten
2024
RPTU Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern Landau (Verlag)
978-3-95974-212-2 (ISBN)
RPTU Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern Landau (Verlag)
978-3-95974-212-2 (ISBN)
Kurzfassung
Vor allem in der pharmazeutischen Industrie ist es von großer Bedeutung gleichmäßige, runde
und beschichtete Pellets herzustellen. Hierzu eignen sich besonders Wirbelschicht-
Rotorgranulatoren, da durch die Kombination einer am Boden der Prozesskammer rotierenden
Platte und einer durch einen Ringspalt einströmenden Fluidisierungsluft eine komplexe, jedoch
gerichtete Feststoffströmung entsteht. Allerdings beeinflusst die während dem Prozess
hinzugegebene Coatingflüssigkeit die Bewegung der Partikel, was negative Auswirkungen auf
die Produktqualität haben kann. Deswegen wurde in dieser Arbeit ein Modell für den
dynamischen feuchten Kontakt entwickelt, um den Einfluss von Flüssigkeit auf die
Partikelbewegung in Wirbelschicht-Rotorgranulatoren mit numerischen Methoden beschreiben
und dann die Einflussparameter auf den Prozess simulativ untersuchen zu können.
Für die numerischen Untersuchungen der Partikeldynamik in der Anlage wurde die
Computational Fluid Dynamics (CFD) mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) Zwei-
Wege gekoppelt. Ein Flüssigkeitsbrückenmodell wurde in das DEM-Kontaktmodell
implementiert, um die kapillaren und viskosen Kräfte während des feuchten Kontakts der
Partikel zu berücksichtigen. Hierzu konnte mit Hilfe umfangreicher Experimente ein neues
Modell zur Beschreibung der maximalen Flüssigkeitsbrückenlänge in Abhängigkeit der
Kontaktgeschwindigkeiten von 0.0001 m∙s-1bis 4.0 m∙s-1entwickelt werden.
Die Simulationsergebnisse mit dem in DEM implementierten Kontaktmodells konnten durch
tiefgreifende Untersuchungen der Partikeldynamik während der Fluidisation in einem
Wirbelschicht-Rotorgranulator mit Messdaten des Projektpartners an der TU Hamburg validiert
werden. Anschließend wurden numerisch die Einflüsse von dem Fluidisierungsvolumenstrom,
der Rotationsgeschwindigkeit der Platte, der Bettmasse und der Flüssigkeitsbeladung sowie -
eigenschaften im Detail untersucht.
Vor allem in der pharmazeutischen Industrie ist es von großer Bedeutung gleichmäßige, runde
und beschichtete Pellets herzustellen. Hierzu eignen sich besonders Wirbelschicht-
Rotorgranulatoren, da durch die Kombination einer am Boden der Prozesskammer rotierenden
Platte und einer durch einen Ringspalt einströmenden Fluidisierungsluft eine komplexe, jedoch
gerichtete Feststoffströmung entsteht. Allerdings beeinflusst die während dem Prozess
hinzugegebene Coatingflüssigkeit die Bewegung der Partikel, was negative Auswirkungen auf
die Produktqualität haben kann. Deswegen wurde in dieser Arbeit ein Modell für den
dynamischen feuchten Kontakt entwickelt, um den Einfluss von Flüssigkeit auf die
Partikelbewegung in Wirbelschicht-Rotorgranulatoren mit numerischen Methoden beschreiben
und dann die Einflussparameter auf den Prozess simulativ untersuchen zu können.
Für die numerischen Untersuchungen der Partikeldynamik in der Anlage wurde die
Computational Fluid Dynamics (CFD) mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) Zwei-
Wege gekoppelt. Ein Flüssigkeitsbrückenmodell wurde in das DEM-Kontaktmodell
implementiert, um die kapillaren und viskosen Kräfte während des feuchten Kontakts der
Partikel zu berücksichtigen. Hierzu konnte mit Hilfe umfangreicher Experimente ein neues
Modell zur Beschreibung der maximalen Flüssigkeitsbrückenlänge in Abhängigkeit der
Kontaktgeschwindigkeiten von 0.0001 m∙s-1bis 4.0 m∙s-1entwickelt werden.
Die Simulationsergebnisse mit dem in DEM implementierten Kontaktmodells konnten durch
tiefgreifende Untersuchungen der Partikeldynamik während der Fluidisation in einem
Wirbelschicht-Rotorgranulator mit Messdaten des Projektpartners an der TU Hamburg validiert
werden. Anschließend wurden numerisch die Einflüsse von dem Fluidisierungsvolumenstrom,
der Rotationsgeschwindigkeit der Platte, der Bettmasse und der Flüssigkeitsbeladung sowie -
eigenschaften im Detail untersucht.
| Erscheinungsdatum | 26.07.2024 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Fortschritt-Berichte ; 31 |
| Sprache | deutsch |
| Maße | 148 x 210 mm |
| Themenwelt | Technik ► Maschinenbau |
| Schlagworte | CFD-DEM Simulation • feuchte Partikel • Flüssigkeitsbrücken • Wirbelschicht-Rotorgranulator |
| ISBN-10 | 3-95974-212-6 / 3959742126 |
| ISBN-13 | 978-3-95974-212-2 / 9783959742122 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
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