Modellierung der Feststoffförderung im Einzug von Nutbuchsenextrudern mit Hilfe von DEM-Simulationen

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Florian Brüning

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Bei der Auslegung von Einschnecken-Plastifizierextrudern mit genutetem Einzug sind Simulationen ein gängiges Mittel, um zeit-, ressourcen- und kostenintensive experimentelle Untersuchungen einzusparen. Bestehende mathematisch-physi-kalische Berechnungsmodelle auf Basis analytischer Gleichungen weisen jedoch einige Annahmen und Vereinfachungen auf, die die Qualität der rechnerischen Vorhersage reduzieren können. Diese Arbeit liefert daher einen Beitrag, indem analytische Modelle zur Berechnung des Druck-Durchsatz-Verhaltens und der Antriebsleistung in genuteten Einzugszonen mithilfe von numerischen Simulatio-nen basierend auf der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) überprüft werden. Es wird gezeigt, dass die Annahme eines gegendruckunabhängigen Durchsatzver-haltens sowie die Unterscheidung in form- und reibschlüssige Förderfälle ge-rechtfertigt ist. Die Annahme einer Blockströmung ist oft nicht gerechtfertigt, auch wenn dies nicht notwendigerweise zu Abweichungen in der Durchsatzberech-nung führt. Für die analytische Durchsatz- und Leistungsberechnung werden re-gressionsbasierte Korrekturfaktoren eingeführt, die die Vorhersagegenauigkeit steigern. Weiterführende Untersuchungen zeigen, unter welchen Bedingungen und mit welchen Maßnahmen sich der Durchsatz von genuteten Einzugszonen steigern lässt. Schließlich wird eine Methode zur Kalibrierung von DEM-Simula-tionen vorgestellt, mit welcher sich die Abbildungsgenauigkeit des tribologischen Verhaltens des Schüttguts erhöhen lässt.