Experimentelle Untersuchung der Anströmungsbedingungen in einer brennerstabilisierten Methan-Luft-Flamme

Durch die globale Entwicklung der Gesellschaft und die Forderung nach nachhaltigen, CO2-neutralen Treibstoffen befindet sich die Verbrennungstechnik im Umbruch, weshalb Alternativen zu den bisher genutzten Treibstoffen gesucht werden. Dabei sind sowohl Wasserstoff als auch Methan von großem Interesse [1].
Um die Verbrennungseigenschaften und Verbrennungsphänomene zu verstehen, wurden bereits mehrere Studien durchgeführt [1, 2, 3, 4]. Die derzeit am Institut für Technische Thermodynamik (ITT) durchgeführten Untersuchungen nutzen eine brennerstabilisierte Methanflamme. Diese wird durch einen McKenna-Brenner realisiert, der als Standard-Tool zur Untersuchung von Flammenphänomenen und Verbrennungskinetik dient [1].
Da in den zuvor durchgeführten Studien [4] Diskrepanzen zwischen der am ITT durchgeführten Simulationen (Näheres in der Einleitung), die durch Literaturwerte bestätigt wurden, und den experimentellen Daten beobachtet wurden, wird nun in der folgenden Arbeit untersucht, ob die Ursache dieser Diskrepanzen im verwendeten Brenner liegt. Um den Brenner auf seine Tauglichkeit für wissenschaftliche Arbeiten zu überprüfen, werden folgende Versuche durchgeführt:
... mehr
• Zur Untersuchung des Kühlsystems wird die Kühlleistung des im Brenner eingebauten Kühlsystems bestimmt (Kapitel 4.1).
• Zur Bestimmung der Gastemperatur des Gasgemisches werden Thermografieaufnahmen der Brennermatrix durchgeführt (Kapitel 4.2 und 4.3).
• Zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird mittels Hitzdrahtanemometrie das Strömungsfeld räumlich untersucht (Kapitel 4.4 und 4.5).
• Zur Untersuchung der Massestromregler werden Seifenblasen innerhalb eines Messzylinders erzeugt. Aus der Expansionsrate der Seifenblase kann der Massestrom berechnet und mit den eingestellten Werten verglichen werden (Kapitel 4.6).
Die Ergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse werden im Kapitel „Diskussion/ Ausblick“ zusammengefasst, um eine Antwort auf die Frage zu formulieren, ob der Brenner für wissenschaftliche Arbeiten genutzt werden kann.