Experimental and numerical modelling of porous media transport processes for detergent distribution in textiles
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Beschreibung
Der Waschprozess bietet im Hinblick auf den Ressourcenverbrauch bei gleichzeitig guter Reinigungswirkung ein hohes Optimierungspotential. Hier stellt insbesondere die vollständige Benetzung und gleichmäßige Verteilung der waschaktiven Substanzen in einer voll beladenen Trommel eine Herausforderung dar. Für diesen Fall wird in der vorliegenden Arbeit die Modellierung der Fluid- und Waschmittelverteilung durch eine Kombination aus experimentellen Untersuchungen und numerischer Simulation ermöglicht.
Der Transport der Waschlauge und des darin gelösten Waschmittels innerhalb der Textilien wird durch Modelle für poröse Medien abgebildet, die relevante Größen über repräsentative Volumina mitteln, anstatt die Poren vollständig aufzulösen. Für die Modellierung des Fluidtransports wird ein multimodaler Porengrößenansatz verwendet, der die verschiedenen Skalen der Textilstruktur abbildet. Für den Stofftransport wird der Effekt der Dispersion fokussiert und durch drei verschiedene Modelle dargestellt, die Advektions-Dispersions-Gleichung (ADE), das Mobile-Immobile-Modell (MIM) und der Continuous-Time-Random-Walk (CTRW). Diese werden in einen bestehenden CFD-Löser implementiert, validiert und verglichen.
Zur Charakterisierung der Transportprozesse wird ein Versuchsstand konzipiert und durch kontrollierte Durchströmung von Textilen Daten zur Parameteridentifikation generiert. Aus dynamischen Messungen werden für den Fluidtransport sättigungsabhängige Kapillardruck- und Permeabilitätsrelationen abgeleitet. Mithilfe von Durchbruchskurven wird das MIM als passendstes aus den Stofftransportmodellen identifiziert.
Abschließend wird die Anwendbarkeit der Vorgehensweise durch Simulation einer realitätsnahen Benetzungsphase unter Verwendung der ermittelten Parameter überprüft.
Autor*in
Sabine Przybilla
Themen in »Experimental and numerical modelling of porous media transport processes for detergent distribution in textiles«
Benetzung Durchströmung von Textilen Fluid- und Waschmittelverteilung Fluidsystemdynamik Fluidtransport Optimierung Reinigungswirkung Ressourcenverbrauch Textilien Transportprozesse Trommel Verteilung Waschlauge Waschmaschine Waschmittel