Description du projet
Reléguer le «baril de poudre» aux oubliettes
Plus de 70 % des poudres traitées dans les installations industrielles sont inflammables. Les risques d’explosion ou d’incendie sont importants et les conséquences peuvent être non seulement financières, mais également humaines, car ces événements sont susceptibles d’être la cause de blessures voire de décès. Même la farine et la poussière de céréales ont déjà provoqué des explosions catastrophiques dans les moulins, souvent causées par des décharges électrostatiques. Or, la caractérisation et la quantification de la vitesse de charge de la poudre libre restent un défi majeur. Le projet PowFEct, financé par l’UE, s’appuie sur les toutes premières simulations combinant mécanique des fluides, science des surfaces et électrostatique, qui ont révélé avec succès que des mécanismes d’écoulement distincts déterminent le taux de charge de la poudre. Les travaux en cours devraient considérablement améliorer notre compréhension grâce à un cycle de méthodologies expérimentales et théoriques qui conduira à l’élaboration d’un modèle théorique et d’un outil à code source ouvert afin de favoriser un traitement plus sûr des poudres dans diverses applications industrielles.
Objectif
The electrification of powder flows is one of the most pervasive phenomena in environmental processes and of tremendous importance for technical applications. In industrial plants, excessive electrostatic charges can even lead to hazardous sparks, which have caused numerous catastrophic dust explosions in the past. However, despite its long history of investigation, it is not currently possible to predict the buildup, transport, and accumulation of charge.
Starting from 2015, I developed a numerical approach with the important capability to couple the involved scientific disciplines – fluid mechanics (turbulent carrier flow), surface science (triboelectric particle charging), and electrostatics (forces between charges). The first ever fully-resolved simulations revealed that the occurrence of distinct physical flow mechanisms determines the charging rate of powder. This knowledge opens a new way to control the electrification through triggering these mechanisms and, thus, to solve the problem finally. To this end, this proposal aims to develop a novel interdisciplinary computational tool. This task includes establishing several new numerical concepts, such as a single-particle charging model. Beyond the state-of-the-art single-particle and powder flow electrification experiments which both employ innovative measurement methodologies will support the theoretical efforts. The proposed test set-ups will bring about a paradigm shift by quantifying, for the first time, reproducible, facility independent data, tailored specifically to complement the model formulation.
The successful project will provide an open-source tool that enables the prediction, evaluation, and limitation of electrostatic charges. To this respect, the research aims not only to prevent accidents in industrial facilities but also to understand the physics of other kinds of electrifying powder flows and to solve a long-standing scientific riddle.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
38116 Braunschweig
Allemagne