Quantitative Reinigungsvor­hersage für industrielle Anwendungen durch Strömungssimu­lation (QRiAS)

In der Lebensmittelindustrie verwendete Anlagen müssen regelmäßig gereinigt werden, um den hohen Anforderungen an Produktsicherheit und -qualität gerecht zu werden. Für die Auslegung dieser Reinigungsprozesse werden in der Industrie meist empirische Ansätze verwendet, was oft zu einer Überdimensionierung führt. Ein Hilfsmittel zur Optimierung dieser Prozesse und damit zur Einsparung notwendiger Ressourcen, wie Wasser, Energie, Chemikalien und Zeit, ist die Vorhersage der benötigten Reinigungszeiten mittels Simulation.

Eine Reinigungsvorhersage mit konventionellen Mitteln erfordert eine zeitlich aufgelöste Simulation einer Mehrphasenströmung, bestehend aus Reinigungsfluid und Verschmutzung, verbunden mit einem enormen Rechenaufwand. Diesen Aufwand zu reduzieren ist eine Forschungsaufgabe, mit der sich die Professur für Strömungsmechanik bereits in mehreren Projekten beschäftigt hat. Das Ergebnis ist die entkoppelte Berechnung von Strömung und Reinigung, was für filmartige Schmutzschichten mit vereinfachten physikalischen Modellen zur Berechnung des Abtrags gelingt und zu einer enormen Reduktion des Rechenaufwands führt. Diese Modellentwicklung erfolgte auf der Basis gut charakterisierter Modellverschmutzungen unter definierten Strömungsverhältnissen.

Das Ziel dieses gemeinschaftlichen Validierungsprojekts ist es, die von der Berechnung der Strömung entkoppelte Reinigungssimulation auf industrierelevanten Konfigurationen anzuwenden und damit die Anwendbarkeit unter realen Bedingungen nachzuweisen. Dies soll anhand eines Plattenwärmeübertragers und eines Behälters geschehen. Zur Erleichterung der Anwendung der entwickelten Methodik zur Reinigungsvorhersage sollen eine quelloffene und benutzerfreundliche Softwarelösung sowie ein Arbeitsplatz zur Charakterisierung von Reinigungssystemen (= Reinigungsfluid + Verschmutzung + Substrat) entstehen.

Kooperation	Professur für Verarbeitungsmaschinen/Verarbeitungstechnik, Institut für Naturstofftechnik, Technische Universität Dresden Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Finanzierung	Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung - VIP+ Nr. 03VP12321
Kontakt	Dipl.-Ing. Julian Stadie Dr.-Ing. Frank Rüdiger