Anwender verbessert ein Elektret-Filtermedium mit der Software GeoDict, visualisiert durch Filterprodukte wie HEPA-Filter und Gesichtsmaske sowie ein technisches Datenblatt auf einem Tablet

Experimentelle und numerische Untersuchung der Partikelabscheidung in Elektretfiltern

Ergebnisse des ElekSim Projekts in Kooperation mit dem Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik (IUTA)

Elektrostatische Effekte spielen eine zentrale Rolle bei der Funktionsweise moderner Filtermedien und bestimmen maßgeblich deren Effizienz und Leistungsfähigkeit. Insbesondere in Anwendungen wie der Luft- und Flüssigkeitsfiltration, der Partikelabscheidung sowie in medizinischen und industriellen Kontexten ermöglichen elektrostatische Ladungen die effektive Bindung und Abscheidung von Partikeln, die weit kleiner sind als die Porengröße des Filters. 

Durch die gezielte Nutzung elektrostatischer Kräfte können Filtermedien eine hohe Filtrationsleistung bei gleichzeitig geringem Strömungswiderstand erzielen. Dies ist nicht nur für die Verbesserung der Energieeffizienz, sondern auch für die Erfüllung anspruchsvoller Umweltschutz- und Gesundheitsstandards von entscheidender Bedeutung. In diesem Zusammenhang werden elektrostatische Effekte zunehmend als Schlüsseltechnologie für die Entwicklung innovativer und nachhaltiger Filtrationslösungen betrachtet.

Argumente für GeoDict-Lösung

Digitale Simulationen mit GeoDict ermöglichen eine präzise Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen elektrostatischen Kräften und Partikeln in einem Filtermedium. Sie liefern Einblicke in die Mechanismen der Ladungsinteraktion, Partikelbewegung und Abscheidungseffizienz, die experimentell nur schwer zugänglich sind. Dabei wird die detaillierte Untersuchung der elektrostatischen Aufladung von Filterfasern und deren Einfluss auf die Partikelabscheidung ermöglicht. Mithilfe GeoDict kann so die Filtereffizienz vorhergesagt und optimiert werden.

  • Detallierte Untersuchung der Betriebsbedingungen
  • Effekte der elektrostatische Kräfte auf die Abscheideeffizienz
  • Betrachtung von Filtereffekten auf unterschiedlichen Skalen
  • Erprobung neuartiger Materialien mit kombinierten elektrostatischen und mechanischen Abscheidemechanismen

Highlights der GeoDict-Lösung im Überblick

  • Materialdesign elektrostatisch unterstützter Filtermedien
  • Analyse bestehender Produkte in Hinblick auf elektrostatischen Einflüsse wie Partikelladung, elektrisches Potential, elektrisches Feld, elektrostatische und dielektrophoretische Kraft
  • Vermeidung teurer Prototypen durch realistische Simulation
  • Zeit- und Kostenersparnis in Forschung & Entwicklung

Digitale Produktentwicklung von Elektretfiltern mit GeoDict

Zur Vertiefung des Verständnisses von elektrostatischer Ladung lassen sich die betrachteten Fasern mithilfe von GeoDict unterschiedlich beladen und so die genaue Auswirkungen der elektrostatischen Kräfte auf die Filterwirkung erkennen.

  • Digitale Prüfung verschiedener elektrischer Ladungsverteilungen
    • unterschiedliche Farben = unterschiedliche Ladungen  = unterschiedliche Werte für  ξ0
  • Vergleich mit (tatsächlichen) Messungen des elektrischen Potentials

Die GeoDict Lösung für Elektretfilter

Das GeoDict-Paket umfasst neben der GeoDict Base alle notwendigen Module für die Forschung und Entwicklung von Elektretfiltern und die Analyse von elektrostatischen Einflüssen auf Filtermedien.

Modulempfehlungen

Bildverarbeitung & Bildanalyse ImportGeo-Vol
Charakterisierung & Analyse FiberFind-AI
Modellierung & Design FiberGeo
Simulation & Vorhersage FilterDict FlowDict

Welche Module für Sie am besten passen, ist abhängig von der Art Ihrer Anwendung.

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