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12.08.2017
Brenner mit rotierender Detonationswelle - RDE
Ein Brenner mit rotierender Detonationswelle (engl. Rotating Detonation Engine (RDE)) arbeitet in einem isochoren Verbrennungszyklus, welcher auch als druckerhöhende Verbrennung bekannt ist. Im Gegensatz zu konventionellen Verbrennungssystemen, welche bei konstantem Druck arbeiten, hat die druckerhöhende Verbrennung das Potenzial, den Gesamtwirkungsgrad signifikant zu erhöhen, und verspricht zudem eine Reduzierung der CO-Emissionen. RDEs besitzen eine hohe Leistungsdichte und ermöglichen eine Verdichtung der Edukte auch während der Verbrennung.
Das Hauptelement der RDE ist eine ringförmige Brennkammer. Nach der Zündung propagiert eine Detonationswelle kontinuierlich innerhalb der Ringbrennkammer bei einer Geschwindigkeit von mehreren Kilometern pro Sekunde, während die Edukte fortlaufend zugeführt werden. Nach jeder Passage der Detonationswelle etabliert sich eine neue Schicht von frischen Edukten, was den Zyklus vervollständigt.
Für bestimmte Brennstoffe ist der stabile und kontinuierliche Betrieb einer RDE eine große Herausforderung, besonders aufgrund von kurzen Mischzeiten, hohen Aktivierungsenergien und geometrischen Limitierungen. Dieses Projekt zielt sowohl darauf ab, die Prozesse der Eduktmischung und Zündung zu verbessern und einen stabilen Betrieb für verschiedene Brennstoffe zu erreichen, als auch die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen.
Aufgrund der inhärenten Risiken eines vorgemischten Betriebs werden die Edukte meist separat zugeführt und lokal gemischt. Dieser Mischungsprozess wird aktuell in einem Wasserkanalmodell studiert, um die Mischungsmechanismen für einen stabilen Betrieb zu verstehen. In den nächsten Schritten wird dieses Wissen in Verbrennungsexperimente mit einer RDE mit einer Leistung von 1 MW einfließen.