Ellipso-Höhentopometrie zur Charakterisierung von technischen Oberflächen mit Materialkontrast

Kurzfassung Vor allem in der pharmazeutischen Industrie ist es von großer Bedeutung gleichmäßige, runde und beschichtete Pellets herzustellen. Hierzu eignen sich besonders Wirbelschicht- Rotorgranulatoren, da durch die Kombination einer am Boden der Prozesskammer rotierenden Platte und einer durch einen Ringspalt einströmenden Fluidisierungsluft eine komplexe, jedoch gerichtete Feststoffströmung entsteht. Allerdings beeinflusst die während dem Prozess hinzugegebene Coatingflüssigkeit die Bewegung der Partikel, was negative Auswirkungen auf die Produktqualität haben kann. Deswegen wurde in dieser Arbeit ein Modell für den dynamischen feuchten Kontakt entwickelt, um den Einfluss von Flüssigkeit auf die Partikelbewegung in Wirbelschicht-Rotorgranulatoren mit numerischen Methoden beschreiben und dann die Einflussparameter auf den Prozess simulativ untersuchen zu können. Für die numerischen Untersuchungen der Partikeldynamik in der Anlage wurde die Computational Fluid Dynamics (CFD) mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) Zwei- Wege gekoppelt. Ein Flüssigkeitsbrückenmodell wurde in das DEM-Kontaktmodell implementiert, um die kapillaren und viskosen Kräfte während des feuchten Kontakts der Partikel zu berücksichtigen. Hierzu konnte mit Hilfe umfangreicher Experimente ein neues Modell zur Beschreibung der maximalen Flüssigkeitsbrückenlänge in Abhängigkeit der Kontaktgeschwindigkeiten von 0.0001 m·s-1bis 4.0 m·s-1entwickelt werden. Die Simulationsergebnisse mit dem in DEM implementierten Kontaktmodells konnten durch tiefgreifende Untersuchungen der Partikeldynamik während der Fluidisation in einem Wirbelschicht-Rotorgranulator mit Messdaten des Projektpartners an der TU Hamburg validiert werden. Anschließend wurden numerisch die Einflüsse von dem Fluidisierungsvolumenstrom, der Rotationsgeschwindigkeit der Platte, der Bettmasse und der Flüssigkeitsbeladung sowie - eigenschaften im Detail untersucht.