Entwicklung einer simulationsgestützten Methodik zur Auslegung von Hochtemperatur-Mikrowellenprozessen

Titelangaben

Rosin, Andreas:
Entwicklung einer simulationsgestützten Methodik zur Auslegung von Hochtemperatur-Mikrowellenprozessen.
Bayreuth , 2015 . - 197 S.
( Dissertation, 2015 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften)

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden verfahrenstechnisch nutzbare materialspezifische Parameter definiert, mit deren Hilfe die energetische Effizienz von Hochtemperatur-Mikrowellenerwärmungsprozessen über einen großen Temperaturbereich abgeschätzt und optimiert werden kann. Für dieses Ziel werden analytische Berechnung nach der Mie-Theorie durchgeführt und vereinfachte Kennzahlen abgeleitet. Zur Auslegung realer Prozesse wird eine flexible Kopplung von Mikrowellen- und thermischer Simulation des Erwärmungsverhaltens keramischer Werkstoffe unter Berücksichtigung der Sinterschrumpfung mit dem Ziel erarbeitet, eine hinreichende energetische Effizienz und Prozessstabilität sicherstellen zu können. Aus der Summe der Ergebnisse wird ein Leitfaden für den Verfahrensingenieur abgeleitet, der sowohl bei der Beurteilung der materialbezogenen Anwendungsmöglichkeit eines Mikrowellenverfahrens als auch bei der konkreten Prozessauslegung unterstützen soll.

Abstract in weiterer Sprache

In the present work material-specific engineering parameters are defined, which allow to estimate and optimize the efficiency of high-temperature microwave heating processes for a wide range of temperatures. For this aim analytic calculations based on Mie theory were performed, and simplified characteristic numbers were compiled. For the design of real processes a flexible coupling of microwave and thermal simulation of the heating behaviour of ceramic materials, which is considering changes in sample size during sintering, is suggested - aiming at sufficient energy efficiency and process stability. From the sum of results a guideline for the process engineer is developed, which shall support evaluating the material-related feasibility of microwave heating as well as supporting the process design of a microwave heating process.