Experimentelle Bestimmung des nicht-reaktiven Geschwindigkeitsfelds eines neuartigen Brennerkonzepts

  • Typ:Ba/Ma
  • Datum:Juni 2022 (ggf. Juli)
  • Betreuung:

    M.Sc. Paul Schlinger

  • Zusatzfeld:

    Die Arbeit richtet sich an interessierte Bachelor- und Masterstudenten. Es besteht ein Anpassungsspielraum für die individuellen Interessen und Fähigkeiten der Kandidaten. Kenntnisse der Strömungsmechanik, Interesse an optischer Messtechnik und Auswertung von Messdaten sind von Vorteil, jedoch keine Voraussetzung.

  • Ort: CS

    Motivation:                    

    Partielle Oxidation (POX) von Kohlenwasserstoffen wird industriell häufig eingesetzt, um Synthesegase für z.B. Brennstoffzellen oder als Einsatzprodukt in der chemischen Verfahrenstechnik zu erzeugen. Oftmals wird in derartigen Prozessen reiner Sauerstoff (anstatt Luft) verwendet, um ein Synthesegas mit hohem Reinheits-grad zu erzielen. In einem neu entwickelten Brennerkonzept soll ein gestuftes Verfahren im ersten Schritt nicht-reaktiv (ohne Flamme bzw. Verbrennung) untersucht werden. Hierbei ist das sich einstellende turbulente Strömungsfeld von hohem Interesse, da die Mischung hierdurch maßgeblich beeinflusst wird.

     

    Aufgabenstellung:         

    Im Rahmen dieser anzufertigenden Arbeit soll das turbulente Geschwindigkeitsfeld untersucht werden. Dabei sollen einerseits das gemittelte Strömungsfeld ermittelt, sowie die Turbulenz charakterisiert werden. Zur Be-stimmung stehen zwei Methoden zur Verfügung, wobei jeweils die Geschwindigkeit kleiner, strömungsgetragener Partikel bestimmt wird. Bei der Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) wird punktuell die Geschwindigkeit in zwei oder drei Raumrichtungen hinsichtlich Mittelwertes und Schwankungsgrößen bestimmt. Die Particle Image Velocimetry (PIV) ermöglicht durch Kreuzkorrelation von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Lichtstreuung an Partikeln in einem Laser-Lichtschnitt die Bestimmung der Geschwindigkeit. Für beide Methoden ist ein bestehender Versuchsstand auf die Betriebsanforderungen anzupassen bzw. um Messtechnik zu erweitern, um anschließend das Mischungsfeld parametrisch untersuchen zu können.

     

    Aufgabensteller: Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis