Das Repräsentative-Partikel-Modell

Mehrere detaillierte Einzelpartikelmodelle für die thermische Konversion von Biomasse sind in den vergangenen Jahren entwickelt worden. Mit dem Konzept des Repräsentativen-Partikel-Modells (RPM) ist es möglich, solche Einzelpartikelmodelle in Festbettreaktormodelle zu integrieren. In dieser Arbeit wird das Konzept repräsentativer Partikel weiter entwickelt und evaluiert. Die Grundidee ist folgende: Anstatt jedes einzelne Partikel in einem Festbettreaktor zu modellieren, was rechentechnisch enormen Aufwand erfordern würde, wird lediglich eine begrenzte Anzahl an Partikeln in Detail beschrieben. Diese Partikeln werden als repräsentativ für ein finites Volumenelement des Reaktors betrachtet. Die bestimmenden Differentialgleichungen werden ausführlich hergeleitet. Besondere Aufmerksamkeit wird den Randbedingungen der Einzelpartikeln gewidmet. Diese müssen modifiziert werden, wenn sie in ein Festbettreaktormodell eingebunden werden sollen. Der Wärmetransport zwischen benachbarten Partikeln wird zum ersten Mal konsistent modelliert. Es wird gezeigt, dass das RPM auf diese Weise eine Möglichkeit schafft, durch die Berücksichtigung des Gedächtnisterms die Simulation des instationären Wärmetransports in heterogenen Medien zu verbessern. Außerdem wird das RPM-Konzept evaluiert. Simulationsergebnisse bezüglich Aufheizen, Trocknen sowie der Pyrolyse in einem Festbettreaktor werden verglichen mit experimentellen Daten. Diese Evaluierungen zeigen, dass das RPM eine vielversprechende Methode für Multi-Skalen-Modellierungen darstellt.Several detailed single-particle models for thermal conversion of biomass have been established in recent years. With the Representative Particle Model (RPM) it is possible to integrate such a single-particle model into a packed-bed reactor model. In this work the concept of representative particles is further developed and evaluated. The basic idea is that instead of modeling each individual particle in a packed-bed reactor, which would be computationally very expensive, only a limited number of particles are described in detail. These particular particles are considered as being representative for a finite volume element of the reactor. A detailed derivation of the governing differential balance equations is presented. Special emphasis is put on the boundary conditions of the single-particle model which have to be modified if they are to be integrated into a reactor model. The phenomenon of inter-particle heat transfer is modeled in a consistent manner for the first time. It is shown that the RPM hereby offers a way to improve the simulation of transient heat transfer in fluid-solid heterogeneous media by considering the history term. Forthermore, the concept of the RPM is evaluated. Simulation results considering heating-up, drying and pyrolysis in a packed bed reactor are compared to experimental results. These evaluations demonstrate that the RPM is a promising method for multi-scale modeling

Gemessen und gefühlt: Wie Datenanalysen kombiniert mit Erfahrungswerten von Mitarbeitern präzise Prognosen ermöglichen

Temperaturen, Drücke, Mengenströme: Um eine verfahrenstechnische Anlage zu steuern und zu überwachen, werden über das Prozessleitsystem mit Hilfe von Sensoren permanent umfangreiche Betriebsdaten erhoben. Der Grad der Automatisierung in der Prozessindustrie ist hoch – entsprechend groß auch die Menge der erfassten Werte. »Nur etwa drei Prozent dieser Gerätedaten werden von den Unternehmen jedoch tatsächlich genutzt«, weiß Dr. Nico Zobel, Leiter des Bereichs Prozessindustrie 4.0 beim Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF. Dabei können die archivierten Zahlen und Angaben aus dem Produktionsprozess für die Betriebe ein wertvolles Kapital darstellen, für Kosteneinsparungen, Qualitätssteigerungen und größere Wirtschaftlichkeit der Anlagen sorgen

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie durch Vergasen von Feststoffen, insbesondere Biomasse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie durch Vergasung von Feststoffen, insbesondere Biomasse. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: - Zuführen der Feststoffe in einen Vergasungsreaktor (10); - Erzeugen von Produktgasen durch Vergasen der Feststoffe in dem Vergasungsreaktor (10) mittels eines Vergasungsmittels; - Abführen der Produktgase aus dem Vergasungsreaktor (10) über eine Ableitung (11), welche den Vergasungsreaktor (10) mit einem Reaktionsraum (20) einer Brennstoffzelle oder einer Wärmekraft-maschine (21) mit nachgeschaltetem Generator (22) verbindet; - Zuführen der Produktgase in den Reaktionsraum (20) über die Ableitung (11); - Bereitstellen eines ersten Sauerstoffgemisches mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 30% Vol.; - Zuführen des ersten Sauerstoffgemisches in den Reaktionsraum (20) über eine Zuführleitung (15) und - Oxidieren der Produktgase durch das erste Sauerstoffgemisch in dem Reaktionsraum (20)

Ein digitales Assistenzsystem für die Instandhaltung im Anlagenbau

Stehen Produktionsanlagen still, kann das schnell ins Geld gehen. Das digitale Assistenzsystem CPPSprocessAssist soll künftig bei der Wartung und Instandhaltung solcher Anlagen unterstützen

Assistenzsysteme für Instandhaltung in der Prozessindustrie: Höhere Anlagenverfügbarkeit durch Industrie 4.0-Lösungen

Bei der Störungsbehebung verfahrenstechnischer Anlagen geht derzeit, unter anderem für das Zusammentragen von Dokumenten und das Nachfragen bei erfahrenen Mitarbeitern, viel Zeit verloren. Das wichtige Erfahrungswissen der Mitarbeiter aus Instandhaltung und Produktion ist enorm gefährdet, denn es ist bei Krankheit nicht verfügbar oder geht beim Ausscheiden aus dem Betrieb ganz verloren. Hier können Industrie 4.0-Lösungen helfen. Einen Beitrag dazu leistet ein Forschungskonsortium, bestehend aus dem Magdeburger Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, der Procad GmbH Co. KG, der Fasihi GmbH, der GESA Automation GmbH, der CeH4 technologies GmbH, der IPT Gesellschaft für Innovative Particle mbH, der Mitteldeutsches Bitumenwerk GmbH sowie der Robeta-Holz OHG