direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Entwicklung schadstoffarmer Verbrennungskonzepte

Im Wasserkanal modellierte Ringbrennkammer einer Flugzeugturbine: Zu sehen sind der realen Brennkammer nachempfundene Brennkammerwände aus Glas mit eingebautem Plexiglas- Brennermodell, welches in die Brennerkopfplatte (ebenso aus Plexiglas) eingesetzt ist. Im Vordergrund ist eine der zwei Reserveöffnungen, welche für die gleichzeitige Vermessung benachbarter Brennermodelle vorgesehen sind, erkennbar. Somit können eventuelle Einflüsse der Brenner untereinander berücksichtigt werden. Die transparente Ausführung aller Einbauteile gewährleistet einen vollständigen optischen Zugang für laserdiagnostische Meßtechniken, wie PIV, LIF oder LDA.
 

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht die Bildung von Schadstoffen, die für die globale Erwärmung unseres Klimas verantwortlich sind. Die Nutzung fossiler Brennstoffe wird in den nächsten Jahrzehnten jedoch nicht signifikant abnehmen. CO2 wird als unvermeidliches Reaktionsprodukt der Verbrennung immer anfallen. Deshalb muss die Verbrennung so effizient wie möglich gestaltet werden. Die Bildung von thermischem NOx muss durch eine kluge Gestaltung des Verbrennungsprozesses minimiert werden.

Lösung

Entwicklung schadstoff- und verlustarmer Verbrennungskonzepte, z.B. der Magerverbrennung ABER: Die Magerverbrennung neigt zu Verbrennungsinstabilitäten!

Was leistet unsere Forschung?

Wir untersuchen experimentell mager betriebene Brenner, um den Ursachen von Verbrennungsinstabilitäten auf die Spur zu kommen. Wir möchten mehr über die Brennstoffaufbereitung und das thermoakustische Betriebsverhalten mager betriebener Flüssigbrenner, die in Flugzeugturbinen eingesetzt werden sollen, herausfinden.

Welche Ergebnisse wir erreichen möchten

Wir möchten allgemeingültige Auslegungsregeln für das Design von schadstoffarmen Flüssigbrenners formulieren, die eine optimierte Brennstoffaufbereitung und eine verbesserte Thermoakustik beinhalten.

Wie wir das schaffen

Wir bedienen uns laserdiagnostischer Methoden um die Geschwindigkeitsprofile der Strömungen, die Wirbelbildung oder das Auftreten von Rezirkulationsgebieten zu erkennen. Dazu verwenden wir zunächst Particle Image Velocimetry (PIV)- Messungen mit gepulsten Nd:YAG- Lasern im Wasserkanal, in welchem ein Brennkammermodell mit Brenner eingebaut ist (siehe Bild unten). Die Messungen im Wasserkanal erlauben uns Analogieschlüsse auf das Verhalten in der realen Brennkammer zu ziehen. Informationen auf das Vermischungsverhalten des Brennstoff- Luft- Gemsiches werden durch Laserinduzierte Fluoreszenz (LiF) gewonnen.

In einem zweiten Schritt werden die Brenner in einer kerosinbefeuerten Brennkammer unter atmosphärischen Bedingungen ebenfalls mittels Laserdiagnostik untersucht.

Kooperation und Projektumfeld

Das Projekt trägt den Arbeitstitel "Entwicklung eines schadstoffarmen Brennerkonzeptes für flüssige Brennstoffe mit verbesserten thermoakustischen Eigenschaften" und wird im Rahmen der COOREFF-T Initiative "CO2- Reduktion durch Effizienz" in Zusammenarbeit mit Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co. KG bearbeitet

Bearbeiter: Dr. Torsten Faustmann

Zusatzinformationen / Extras