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Simulation der Trocknung gestrichener Papiere

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Technische Universität
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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird ein neu entwickeltes Modellsystem für die Simulation der Trocknung von gestrichenem Papier vorgestellt. Wegen der Komplexität der Strömung in den Lufttrocknern werden dort empirische Korrelationen eingesetzt. Diese berücksichtigen die Temperatur der Trocknungsluft und die Bahngeschwindigkeit als Prozessparameter. Im Rahmen der Beschreibung von Stofftransport wurde ein neuer Ansatz für die der Penetration entwickelt. Der Strich wird dabei als dünne Schicht modelliert. Die Flüssigkeit, die aus dem Strich durch Penetration in das Rohpapier gelangt, verteilt sich ungleichmäßig über den Papierquerschnitt. Die Entwässerung erfolgt in die strichseitige Oberflächenschicht des Rohpapiers hinein. Die darunter liegende Papierschicht wird dagegen durch den Flüssigkeitsstrom nicht beeinflusst und verbleibt trocken. So ergeben sich drei Zonen mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsniveaus, die bei der Modellbildung berücksichtigt werden müssen: Strich, feuchte Papierzone und trockene Papierzone. Versuche zeigten, dass der Strich mit zunehmender Austrocknung eine immer kleiner werdende Verdunstungsrate aufweist. Aus diesem Grund wurde ein Modell entwickelt, das die Schließung der Strichoberfläche erfasst. Ebenfalls wird bei der Berechnung der Verdunstung im neuen Modell die Dickenzunahme der luftseitigen Grenzschicht bei hohen Massenströmen berücksichtigt. Zur Validierung des Modellsystems wurden die Simulationsergebnissen mit Messwerten verglichen. Die entsprechenden Messungen wurden an Streichmaschinen im Pilot- und Produktionsmaßstab durchgeführt. Die Ergebnisse der Validierung zeigen, dass anhand des neu entwickelten Modellsystems eine zuverlässige Berechnung der Trocknung gestrichener Papiere in industriellen Anlagen durchgeführt werden kann.

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