Analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen zur Abscheidung von Partikeln aus Ölen mit Hilfe fasriger Tiefenfiltermedien

In der vorliegenden Arbeit wird die Partikelabscheidung aus Motorölen betrachtet. Dabei wird besonderes Gewicht auf den Einfluss der Struktur des Filtermediums auf die Partikelbewegung und die Partikelabscheidung gelegt. Die komplexe Struktur der betrachteten Filtermedien wird in das gängige regelmäßige, zweidimensionale Zylindermodell überführt, das um einen Strukturparameter ergänzt wird, der die Anordnung der Filterfasern beschreibt.

Grundlegende Untersuchungen mit dem Strömungssimulationsprogramm FLUENT geben detaillierte Einblicke in die Abhängigkeiten der Abscheidung von der Medienstruktur. Dabei spielen besonders die Beeinflussung der Partikeltrajektorien und die gegenseitige Abschattung von Fasern eine große Rolle.

Die numerische Simulation bildet die Basis für ein analytisches Modell zur Berechnung der Anfangsabscheidung bei der Ölfiltration. In diesem Modell wird ausgenutzt, dass durch die schleichende Ölströmung im Inneren des Filtermediums und das vorliegende Dichteverhältnis eine schlupffreie Bewegung der Partikel mit dem Öl vorliegt. Dadurch kann die Beschreibung der Strömung auf ein handhabbares Modell zurückgeführt werden. Das analytische Modell ermöglicht umfangreiche Parametervariationen, die es erlauben, das Verhalten von Filtermedien in gewissen Grenzen vorherzusagen.