Windsichter mit Zyklon

Abstract

Ausgangslage: Die Themen dieser Bachelor Thesis sind Windsichter und Zyklone. Die Arbeit ist eine Fortsetzung des Projekts P5 „Auslegung eines Zyklons zur Auftrennung von Holzstaub“. Der Auftraggeber dieser Projektarbeit ist Prof. Dr. Frédéric Vogel vom Institut für Biomasse und Ressourceneffizienz der Fachhochschule Nordwestschweiz. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Anlage bestehend aus einem Windsichter und einem Zyklon als Vorzeigeobjekt für den Unterricht zu bauen. Die Anlage soll als Vorzeigeobjekt im Modul Verfahrenstechnik dienen, welches von Prof. Dr. Frédéric Vogel im Bachelor-Studiengang Energie- und Umwelttechnik unterrichtet wird. Vorgehen: Zu Beginn der Arbeit wurde die Auftragsklärung durchgeführt. Es galt herauszufinden wie eine Klassierung von mehreren hundert Kilogramm Holzstaub in wenigen Stunden zu bewerkstelligen und ob dies im Rahmen der Projektarbeit realisierbar ist. Dies wurde aufgrund der resultierenden Anlagegrösse und möglicher Kosten verworfen und der Fokus wurde auf eine Anlage gelegt, welche als Vorzeigeobjekt im Unterricht genutzt werden kann. Nach der Auftragsklärung wurde das Basic Engineering gestartet. Für die Anlage wurde nach passenden Komponenten gesucht. Diese wurden in die Auslegungsberechnungen eingesetzt und mit Hilfe eines 3D-CAD Models wurde die Anlage entwickelt. Daraufhin wurden Offerten eingeholt und eine Budgetabschätzung erstellt, um die Finanzierung des Projektes zu klären. Im Detail Engineering wurde das Model optimiert, Fertigungszeichnungen erstellt und Komponenten bestellt. Nach dieser Phase folgten die Montage, Inbetriebnahme und ein erster Funktionstest. Hauptergebnisse: Die Anlage wurde im Rahmen der Projektarbeit ausgelegt, gebaut, in Betrieb genommen und getestet. Sie steht als Vorzeigeobjekt für den Unterricht zur Verfügung. Der Windsichter, die Rohrleitungen, der Behälter für das Aufgabegut, die Kübel und der Zyklon wurden aus durchsichtigem Kunststoff hergestellt. Dies erlaubt einen Einblick in die einzelnen Trennprozesse der Anlage sowie die Transportprozesse in den Rohrleitungen. Der Ventilator, der Frequenzumrichter und das Manometer sind in der Anlage fest installiert. Über den Frequenzumrichter lassen sich die Drehzahl des Ventilators und so der Luft-Volumenstrom in der Anlage steuern. Für das Aufgabegut im Unterricht wurde Kunststoffgranulat aus Polypropylen gewählt. Ein kleiner Teil des Aufgabeguts wurde geschreddert, um eine Partikelgrössenverteilung im Aufgabegut zu erreichen. Das Aufgabegut ist weich genug, um die Apparate und Rohre nicht zu verkratzen. Der Zyklon kann Partikel mit einem Durchmesser von 5 bis 25 μm abscheiden. Dies in Abhängigkeit der Beladung und des Volumenstroms. Um kleinere Partikel aus dem Luftstrom abzuscheiden, ist ein HEPA-Filter am Luftaustritt des Zyklons installiert worden. Die Luftgeschwindigkeit im Windsichter kann über den Luft-Volumenstrom berechnet werden. Den Luft-Volumenstrom kann man mithilfe der Irisblende bestimmen. Die Anlage ist in einem Gestell aus Aluminium-Profilen aufgebaut und das Gestell steht auf Rollen. Die Anlage ist so konzipiert, dass sie einfach transportiert werden kann und sie passt durch Türen und in einen Warenlift. Ausblick: Als Einsatzzweck für die Anlage sind Laborversuche für die Studierenden denkbar. Die Studierenden könnten Auslegungsrechnungen zu der gegebenen Anlage durchführen, diese mit einem Versuch auf die Probe stellen und die Resultate diskutieren. Es sind auch weitere Projekte möglich, um die Anlage zu verbessern oder zu erweitern. Die Dosiervorrichtung sollte überarbeitet werden. Zudem könnten weitere Messpunkte installiert wer-den. Es gibt Pläne, die Anlage für das Klassieren von kleinen Holzstaubchargen zu benutzen. Basierend darauf, ob sich der Windsichter für diese Aufgabe gut eignet, kann eine grössere Anlage gebaut werden, welche den gewünschten Durchsatz ermöglicht.