Fortschrittliche Messtechnik
Die Optimierung der Prozesstechnik und die gesetzliche Begrenzung von Schadstoffemissionen haben die Forderungen, die an moderne Feuerungen gestellt werden, wesentlich verschärft. Das macht die Neuentwicklung von Brennern erheblich anspruchsvoller und kostspieliger. Hier bietet sich die Physikalische Modellierung von Brennern und Brennräumen an, mit deren Hilfe man den Einfluss der maßgeblichen Betriebsparameter planmäßig und kostengünstig untersuchen kann. Nachfolgend sind die wichtigsten Methoden der physikalischen Modellierung, die Forschungsschwerpunkt am Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik sind, aufgeführt:
- Untersuchung der Strömung und Mischung an isothermen Strömungsmodellen (Messtechniken: Laser Doppler Anemometrie, Phasen Doppler Anemometrie, Hitzdraht Anemometrie, Lichtschnitttechnik und Flammen Ionisations- Detektor)
- Untersuchung von Strömung, Mischung und Wärmeübertragung an nicht-isothermen Modellen (Messtechniken: Laser Doppler Anemometrie, Phasen Doppler Anemometrie, Lichtschnitttechnik und Spektralradiometer)
- Untersuchung von Strömung, Mischung und Verbrennungsreaktion an Heißmodellen (Messtechniken: Laser Doppler Anemometrie, Phasen Doppler Anemometrie, TOSCA)
Bei der klassischen physikalischen Modellierung wird ein im Maßstab reduziertes, meist geometrisch ähnliches Modell einer Großanlage (Brenner, Feuerung, Industrieofen, etc.) erstellt und als Luftmodell unter isothermen Zuständen betrieben. Voraussetzung ist die Existenz eines turbulenten Strömungszustandes sowohl in der Originalanlage als auch im Modell. Neben der geometrischen Ähnlichkeit muss ebenfalls die dynamische Ähnlichkeit, d.h. ein konstantes Verhältnis entsprechender Impulsstromdichten, eingehalten werden. Durch Variation von Betriebsparametern (Einströmbedingungen, Geometrien) kann deren Einfluss auf die Strömungs- und Mischungsfelder schnell und kostengünstig untersucht werden. Entsprechende konstruktive Maßnahmen an den isotherm betriebenen Modellen ermöglichen die Variation der Geometrien und Einströmbedingungen. Auf diese Weise können durch Visualisierungstechniken innerhalb kürzester Zeit verwertbare Ergebnisse vorliegen. Für die Untersuchung stehen zahlreiche Modelle von Kraftwerksbrennern und -feuerungen mit unterschiedlicher Komplexität zur Verfügung.