Experimentelle Untersuchung eines Wasserstoff-Strahlungsbrenners

  • Typ:Ba/Ma
  • Datum:15.03.2022
  • Betreuung:

    M.Sc. Petra Weinbrecht

  • Zusatzfeld:

    Persönliche Qualifikation

    Kenntnisse in Strömungmechanik und Wärmeübertragung von Vorteil.

  • Ort: CS

    Motivation:

    Auf europäischer Ebene wurde die Wasserstofftechnologie als wichtiger Aspekt zum Erreichen der EU-Klimaziele im European Green Deal benannt. Wasserstoff spielt in einigen Branchen eine wesentliche Rolle. Speziell die Stahlindustrie hat sich die CO2-neutrale Produktion von Stahl auf die Fahnen geschrieben. Die Verbrennung in porösen inerten Medien eignet sich hervorragend um Strahlungswärme in Form von Festkörperstrahlung auf einem hohen Energieniveau auch bei der Verbrennung von Wasserstoff bereitzustellen. Dieses Prinzip wird bereits erfolgreich mit Erdgas als Brennstoff und mit unregelmäßigen Schäumen aus Silicium Carbid als poröse Matrix eingesetzt

    Mit einem am Teilinstitut Verbrennungstechnik zu entwickelnden Dual-Fuel-Brenner, der sowohl Erdgas als auch Wasserstoff sicher und zuverlässig verarbeiten kann, umgeht man elegant die Frage, wann steht Wasserstoff in ausreichenden Mengen zur Verfügung.

     

    Aufgabenstellung:

    Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Strahlungsbrenner, welcher speziell für die Anwendung mit Wasserstoff sowie Erdgas als Brennstoff entwickelt wurde untersucht werden. Im Fokus stehen dabei die Verteileigenschaften des Brennstoff-Luft-Gemisches, Betreibgrenzen und Abgasemissionen des Brenners. Die Verteileigenschaften sollen einerseits über die Konzentrationsmessungen von Tracer-Gasen in kaltem Zustand und in Betreib untersucht werden als auch über die Temperatur Verteilung mit Hilfe einer IR-Kamera. Die Betriebsgrenzen werden unter Variation des Mischungsverhältnisses von Erdgas und Wasserstoff sowie der Luftzahl und der Leistungsdichte betrachtet. Die Messung der Abgasemissionen erfolgt dabei simultan, im Fokus stehen dabei die Betrachtung von Ausbrand und Einhaltung der Grenzemissionen.  

    Die Ergebnisse der Arbeit werden in schriftlicher Form dokumentiert und im Rahmen des Seminars für Verbrennungstechnik präsentiert. Die Arbeit richtet sich an interessierte Bachelor- und Masterstudenten des Chemieingenieurwesens. Es besteht ein Anpassungsspielraum für die individuellen Interessen und Fähigkeiten der Kandidaten.

    Aufbau und in Betrieb

    Aufgabenstellung: Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis