Experimentelle und numerische Untersuchung unterschiedlicher Düsenkonzepte für bahnförmige Trocknungen

Die vorliegende Arbeit untersucht verschiedene Konzepte der konvektiven Trocknung bahnför-miger Beschichtungen im industriellen Kontext. Diese Arbeit ergänzt die Vielzahl der vorhandenen Erkenntnisse aus experimentellen Arbeiten im Laborumfeld und numerischer Strömungssimulationen um eine detaillierte Untersuchung im direkten industriellen Kontext. Diese experimentellen Erkenntnisse werden durch numerische Strömungssimulationen ergänzt. Gegenstand der Untersuchung sind neben klassischen Schlitzdüsen sogenannte prallstrahlfreie Düsen, welche die Trocknungsluft mit deutlich geringerer Geschwindigkeit über einen breiteren Querschnitt auf die Materialbahn abgegeben. Sie bewirken eine deutlich gleichförmigere lokale Verteilung des Wärmeübergangs, benötigen aber höhere Luftvolumenströme. Die Vorteilhaftigkeit der Kombination dieser prallstrahlfreien Düsen mit seitlichen Schlitzdüsen hinsichtlich des Wärmeübergangs und dessen Gleichverteilung wird anhand eines Versuchs-stands untersucht. Ergänzende numerische Simulationen zeigen die gegenseitige Beeinflussung der Strömungen aus den beiden Düsentypen. Die experimentellen Ergebnisse werden genutzt um einen allgemeingültigen Zusammenhang für die Beschreibung des mittleren Wärmeüber-gangs dieses Düsentyps herzuleiten. Eine energetische Bewertung dieser Düsenkombination zeigt potentielle Einsparmöglichkeiten auf. Zum Ende der Arbeit wird der Anwendungsbezug für den Trocknungstechniker anhand einer Trocknungssimulation hergestellt. Die Wärmeübergangskoeffizienten bzw. Nusselt-Zahlen sind die wichtigsten Eingangsparameter einer solchen Simulation. Die Ergebnisse der Simulation werden anhand von realen Produktionsdaten validiert. Sie zeigen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten.