DEM/CFD-Simulationen der Wärme- und Stoffübertragung eines mit Gas durchströmten Festbettes aus komplex geformten, pyrolysierenden Holzpartikeln

Abstract

Die Diskrete Elemente Methode (DEM) gekoppelt mit Computational Fluid Dynamics (CFD) ist ein numerisches Werkzeug zur Simulation von gasdurchströmten, reagierenden und bewegten Partikelschüttungen aus thermisch dicken, komplex geformten Partikeln. Ziel dieser Arbeit ist es gewesen, einen DEM/CFD-Code zu erweitern, so dass durchströmte und reagierende Partikelschüttungen aus beliebig geformten, thermisch dicken Partikeln simuliert werden können. Dabei wurde ein sogenannter Blocked-Off Ansatz als vereinfachte Immersed Boundary Method verwendet. Zeitlich und örtlich aufgelöste Wärme- und Stoffentwicklung in der Gasphase und in den Partikeln werden beschrieben und analysiert. Es zeigt sich, dass Partikelform und die sich damit einstellende komplexe Schüttungsmorphologie essentielle Parameter für die Durchströmungsverhältnisse in der Schüttung und die auf die Partikel wirkendenden Randbedingungen darstellen und damit auch für partikelinterne Prozesse