Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Experimentell gestützte Basismodelle für die industriegerechte numerische Reinigungssimulation 2

Regelmäßige und reproduzierbare Reinigungen werden mit automatisierten und fest in der Maschine installierten Nassreinigungsgeräten durchgeführt (Cleaning-in-Place, CIP). Mangels geeigneter Auslegungswerkzeuge zur Optimierung wird häufig eine Überdimensionierung des Reinigungsprozesses in Kauf genommen. Dies führt zur Minderung der Produktivität und einer umweltbelastenden Verschwendung von Wasser, Chemikalien und Energie.

Ziel des Projektes ist es, für die verschiedenen Reinigungsmechanismen von Verschmutzungen geeignete numerische Modelle weiterzuentwickeln, die sich durch eine gute Vorhersagequalität bei der Bestimmung der Reinigungsdauer sowie für KMU praktikable Rechenzeiten auszeichnen. Der vorgesehene Lösungsansatz kombiniert dazu eine Strömungssimulation (CFD) der Reinigungsflüssigkeit für eine beliebige Gestalt des Reinigungsgutes mit einer Randbedingung, die das Verhalten der Verschmutzung modelliert. Dies ist Voraussetzung dafür, zukünftig durch numerische Simulationen eine Optimierung für eine große Bandbreite an industriellen Reinigungsvorgängen durchzuführen. Diese erfolgen üblicherweise in mehreren Spülschritten mit Reinigungsflüssigkeiten verschiedener chemischer Zusammensetzung und Temperatur. Durch Veränderung der Reinigungsflüssigkeit ist nicht nur eine Änderung der Abtragrate wahrscheinlich, es kann während eines mehrschrittigen Reinigungsprozesses auch ein Wechsel des Reinigungsmechanismus auftreten. Die erweiterten Modelle werden unter Nutzung der in früheren Projekten gewonnenen Erkenntnisse und Messdaten, ergänzt durch weitere experimentelle und numerische Untersuchungen, entwickelt und in der Lage sein, diese Effekte und Wechselwirkungen abzubilden.

Eine simulationsgestützte Reinigungsvorhersage ermöglicht den betroffenen Branchen für vielfältige Problemstellungen auf dem Gebiet der Reinigung sowohl eine Verringerung des Aufwands für die Verfahrensentwicklung als auch eine Senkung des Ressourcenbedarfs beim Betrieb des Reinigungsprozesses.