Berechnung und Simulation von Feststoffförderprozessen in Einschneckenextrudern bis in den Hochgeschwindigkeitsbereich

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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Berechnung und Simulation von Feststoffförderprozessen in Einschneckenextrudern, insbesondere bei Befüllungsproblemen. Anhand von PET-Flakes wird demonstriert, dass die Schüttdichte des Materials, ähnlich wie bei regelmäßig geformten Granulaten, der entscheidende Parameter für den Durchsatz ist. Eine Berechnungsvorschrift für den Ausrieseldurchsatz aus runden Trichteröffnungen wird entwickelt. Zur Analyse von Befüllungsproblemen in der Hochgeschwindigkeitsextrusion kommt die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) zum Einsatz. Ein Modell zur Beschreibung des Einrieseldurchsatzes wird aus Simulationsdaten abgeleitet und validiert. Zudem werden Strategien zur Steigerung des Feststoffdurchsatzes im Hochgeschwindigkeitsbereich erarbeitet. Die DEM-Software EDEM wird für die Simulation von Feststoffförderprozessen mit Druckaufbau optimiert, indem Reibwerte, Stoßzahlen und ein passendes Kontaktmodell bestimmt werden. In Kompressionsuntersuchungen wird die Eignung dieser Parameter für realitätsnahe Simulationen anhand des Druck-Verformungsverhaltens demonstriert. Die Untersuchungen zeigen, dass die Genauigkeit von Schüttdichtesimulationen verbessert werden kann, wenn Granulate durch mehr als eine Sphäre abgebildet werden. In Fördersimulationen lässt sich dieser Effekt jedoch nicht bestätigen.