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Strömungs- und Verbrennungsinstabilitäten in technischen Feuerungssystemen

Prof. Dr.-Ing. habil. Büchner 

LV-Nummer: 22515

Die Veranstaltung findet am "Blockvorlesung; Dauer: Eine Woche. Termin wird bekanntgegeben" statt.
Der Veranstaltungsort ist "Geb. 40.50, SR 004, Anmeldung im Sekretariat".
Sie umfasst "2" SWS und wird im SS gehalten.
Bemerkungen: Beginn: Nach Vereinbarung
 

Beschreibung



Hauptfach: Verbrennungstechnik

Prof. Dr.-Ing. H. Büchner

Neben der Einhaltung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Schadstoff-Emissionsgrenzwerte stellt die über den gesamten Regelbereich sichere Gewährleistung eines stabilen Verbrennungsprozesses eines der größten Probleme bei der Entwicklung und Optimierung neuer Verbrennungssysteme dar. Da bei dem heutigen Wissensstand keine sicheren Vorhersagen zum Stabilitätsverhalten der Komponenten Brenner - Flamme - Brennkammer bei deren Kopplung während der Auslegungsphase möglich sind, verursacht die Beseitigung periodischer Verbrennungsinstabilitäten durch empirische Maßnahmen bei der Inbetriebnahme zeit- und kostenintensive Modifikationen an der Originalausführung.

    • Einteilung und Beschreibung von Verbrennungsinstabilitäten
      Phänomenologie, Definition des Stabilltätsbegriffes, Einteilung periodisch-instationärer Verbrennungsvorgänge, Einflußgrößen auf die Schwingungsneigung

 

    • Meßtechnische Erfassung dynamischer Flammeneigenschaften
      Hitzdraht-Anemometrie (Strömungsmeßtechnik), Wärmeleitfähigkeitssonde (Konzentrationsmeßtechnik), Trägheitskompensierte Thermoelemente (Temperaturmeßtechnik), Wassergekühlte Kondensatormikrophone (Druckmeßtechnik), Ionisationssonden (Meßtechnik zur Flammenfrontdetektion), Photomultiplier (Meßtechnik zur Bestimmung des instationären Reaktionsverhaltens mittels OH-Radikalenstrahlung (Chemilumineszenz))

 

    • Eigenschaften turbulenter Vormischflammen
      Bedeutung vorgemischter Verbrennungssysteme, Zündstabilität und Schwingungsneigung, Eigenschaften stationärer, turbulenter Vormischflammen, Eigenschaften periodisch-instationärer, turbulenter Strahlen und Flammen (frequenzabhängiges Übertragungsverhalten vorgemischter, turbulenter Strahl- und Drallflammen), Ausbildung und Abreaktion turbulenter Ringwirbelstrukturen

 

    • Einfluß von Druck-/Flammenschwingungen auf das Schadstoff-Emissionsverhalten der Feuerung
      Auswirkungen von Druckschwingungen auf die Brenngas-/Luft-Gemischbildung (Ausbrandverhalten, thermisches NOx)

 

    • Bestimmung des Druckübertragungsverhaltens einer Modellbrennkammer
      Mathematische Beschreibung des Resonanzverhaltens einer Brennkammer (Helmholtz-Resonator-Modell), experimentelle Bestimmung charakteristischer Brennkammereigenschaften, Temperatur- und Geometrieabhängigkeit der Schwingungsdämpfung

 

  • Stabilitätsanalyse eines vereinfachten Vormisch-Verbrennungssystemes
    Beispiele selbsterregter Druckschwingungen, Stabilitätskriterien (z.B. Rayleigh-Kriterium), Kopplung der frequenzabhängigen Übertragungsverhalten von Brenner, Flamme und Brennkammer, konstruktive Möglichkeiten zur Vermeidung/Unterdrückung selbsterregter Druck-/Flammenschwingungen (active control und eigene Verfahren)

Ablauf:
Die Vorlesung wird im Sommersemester als Blockvorlesung in der vorlesungsfreien Zeit angeboten. Dafür werden interessierte Studenten gebeten sich mit Name und Matrikelnummer unter thomas.langenthal∂kit.edu anzumelden.