Schüttbettfilter werden in verschiedenen Industriebereichen zur Gasreinigung eingesetzt. Im vorliegenden Projekt „NPP DOEL1 & 2“ werden Zeolith-Schüttungen zur Abscheidung von radioaktiven Zerfallsprodukten beim Venting im Falle einer Havarie eingesetzt.
Dafür ist eine Untersuchung bezüglich einer optimalen Ausnutzung des Filtermaterials erforderlich. Eine sehr gleichmäßige Verteilung der Luftgeschwindigkeit im Zeolith spielt dabei eine große Rolle, da diese die Kontaktzeit zwischen Gas und Schüttung bestimmt.
Im Rahmen des Projekts „NPP DOEL1 & 2“ behandelt diese Arbeit die Optimierung der Gleichverteilung der Luftanströmung durch einen Festbettfilter. Insbesondere wurde die Eignung numerischer Strömungssimulation für die Auslegung von Schüttbettfiltern untersucht. Dazu wurde ein experimenteller Versuchsaufbau erstellt, der als Modell einer Filterzelle dient. Parallel wurde die Strömung mittels numerischer Simulation dargestellt und es wurden die Ergebnisse der Berechnung mit denen der Messung verglichen.
Zur Bewertung der Gleichförmigkeit der Filterdurchströmung wurde der Varianzkoeffizient angewendet, d.h. je näher der Varianzkoeffizient der Geschwindigkeiten in einem bestimmten Bereich zu Null ist, desto weniger Geschwindigkeitsschwankungen werden in diesem Bereich angesetzt. Das Ziel dieser Arbeit ist, einen Varianzkoeffizienten der Filterdurchströmung unter 5% zu erreichen.
Mittels der Software Phoenics der Fa. Cham wurde ein CFD-Modell erstellt und mit verschiedenen Varianten in Bezug auf Gleichförmigkeit der Durchströmung simuliert. Außerdem wurden zur Validerung der numerischen Simulation experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Im besten Simulationsergebnis beträgt der Varianzkoeffizient nur 2,36 % und beim Versuchstand wurde ein Varianzkoeffizient von unter 5 % erreicht.