Betriebs- und modelltechnische Untersuchungen zur Verbesserung des Gasphasenausbrandes bei der instationären Gebindeverbrennung in einer Rückstandsverbrennungsanlage:
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
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2015
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Beschreibung: | 195 S. Ill., graph. Darst. |
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adam_text | BETRIEBS- UND MODELLTECHNISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR
VERBESSERUNG DES GASPHASENAUSBRANDES BEI DER INSTA
TIONAEREN GEBINDEVERBRENNUNG IN EINER RUECKSTANDS
VERBRENNUNGSANLAGE
ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES
DOKTORS DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN (DR.-ING.)
DER FAKULTAET FUER CHEMIEINGENIEURWESEN UND VERFAHRENSTECHNIK DES
KARLSRUHER INSTITUT FUER TECHNOLOGIE (KIT)
GENEHMIGTE
DISSERTATION
VON
DIPL.-ING. MICHAEL NOLTE
AUS GOSLAR
REFERENT: PROF. DR.-ING. THOMAS KOLB
KORREFERENT: PROF. DR.-ING. ROMAN WEBER
TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 16. APRIL 2015
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG 1
2 AUFBAU EINER INDUSTRIELLEN RUECKSTANDSVERBRENNUNGSANLAGE 4
3 STAND DES WISSENS 10
3.1 VERBRENNUNG FESTER BRENNSTOFFE 10
3.2 VERBRENNUNG FLUESSIGER BRENNSTOFFE 13
3.2.1 VERBRENNUNG UEBER BRENNER- UND LANZENSYSTEME 13
3.2.1.1 FLAMMENEIGENSCHAFTEN 17
3.2.1.2 FREISTRAHL UND EINGESCHLOSSENER STRAHL 20
3.2.2 VERBRENNUNG UEBER POOLFEUER 24
3.3 GEBINDEVERBRENNUNG IM DREHROHROFEN 26
3.3.1 PROZESSBESCHREIBUNG 26
3.3.2 LITERATURUEBERSICHT 29
3.3.2.1 EXPERIMENTE UND MODELLANSAETZE 30
3.3.2.2 TECHNISCHE MASSNAHMEN ZUR OPTIMIERUNG DER GEBINDE
VERBRENNUNG 36
4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN AN EINER HALBTECHNISCHEN DREHROHR
ANLAGE 42
4.1 ANLAGENBESCHREIBUNG 43
4.2 BETRIEBLICHE MESSTECHNIK 47
4.3 ERGEBNISSE DER BILANZIERUNGSVERSUCHE 54
4.3.1 MASSENBILANZ 55
4.3.2 ELEMENTBILANZ 57
4.3.2.1 KOHLENSTOFFBILANZ 57
4.3.2.2 SAUERSTOFFBILANZ 58
4.3.2.3 WASSERSTOFFBILANZ 59
4.3.3 ENERGIEBILANZ 60
4.3.4 INTERPRETATION DER BILANZIERUNGSERGEBNISSE 62
4.4 VERSUCHSMESSTECHNIK FUER LOKALE MESSUNGEN 64
INHALTSVERZEICHNIS
4.5 LOKALE UNTERSUCHUNGEN 71
4.5.1 UNTERSUCHUNGEN ZU MISCH- UND STROEMUNGSVERHAELTNISSEN IM
DREHROHROFEN BEI STATIONAEREN BETRIEBSZUSTAENDEN 72
4.5.1.1 BEEINFLUSSUNG VON MISCHUNGS- UND STROEMUNGSVERHAELT
NISSEN DURCH DEN BS-/LUFTDURCHSATZ AM DR-BRENNER.... 80
4.5.1.2 BEEINFLUSSUNG VON MISCH- UND STROEMUNGSVERHAELTNISSEN
DURCH DEN LUFTAUFGABEORT 83
4.5.1.3 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNGEN BEI STATIONAEREN BETRIEBS
ZUSTAENDEN 86
4.5.2 UNTERSUCHUNGEN ZUM GASPHASENAUSBRAND BEI INSTATIONAEREM
BETRIEB MIT GEBINDEEINWURF 87
4.5.2.1 BEEINFLUSSUNG DES GASPHASENAUSBRANDES DURCH DEN
GEBINDEORT IM DREHROHROFEN 93
4.5.2.2 BEEINFLUSSUNG DES GASPHASENAUSBRANDES DURCH DEN
GESAMTIMPULSSTROM IM DREHROHROFEN 98
4.5.2.3 BEEINFLUSSUNG DES GASPHASENAUSBRANDES DURCH DEN
ENERGIEGEHALT VON GEBINDEN . 99
4.5.2.4 BEEINFLUSSUNG DES GASPHASENAUSBRANDES DURCH DIE
FREISETZUNGSRATE DES GEBINDEINHALTES BEI KONSTANTER
ENERGIEMENGE 107
4.5.2.5 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNGEN BEI INSTATIONAEREN
BETRIEBSZUSTAENDEN MIT GEBINDEEINWURF 110
5 MODELLIERUNG DES SYSTEMS DREHROHROFEN UND NACHBRENNKAMMER 112
5.1 STATIONAERE CFD-SIMULATION MIT FLUENT 112
5.1.1 DARSTELLUNG DER GEOMETRIEVERHAELTNISSE 113
5.1.2 DARSTELLUNG UND AUSWAHL VERWENDETER MODELLE UND DATEN 114
5.1.3 DARSTELLUNG VON START- UND RANDBEDINGUNGEN 115
5.1.3.1 EINGANGSSTROEME 115
5.1.3.2 FEUERRAUMWAENDE 116
5.1.4 ERGEBNISSE DER CFD-SIMULATIONEN 117
5.1.4.1 REFERENZEINSTELLUNG 118
5.1.4.2 EINFLUSS DES MISCHIMPULSES DURCH VARIATION DES AUFGABE
ORTES DER VERBRENNUNGSLUFT 129
INHALTSVERZEICHNIS
5.1.4.3 EINMISCHUNG VON GEBINDEINHALTEN IN DIE STATIONAERE
DREHROHRSTROEMUNG 136
5.1.5 FAZIT DER CFD-SIMULATIONEN MITTELS FLUENT 138
5.2 DYNAMISCHE FLOWSHEET-SIMULATION MIT ASPEN PLUS 139
5.2.1 DARSTELLUNG DES FLOWSHEET-MODELLS 140
5.2.2 DARSTELLUNG UND AUSWAHL VERWENDETER MODELLE UND DATEN 143
5.2.3 DARSTELLUNG VON START- UND RANDBEDINGUNGEN 144
5.2.4 ERGEBNISSE DER FLOWSHEET-SIMULATIONEN 146
5.2.4.1 EINFLUSSDES EINMISCHVERHALTENS 147
5.2.4.2 EINFLUSS DER STROEMUNGSVERHAELTNISSE IM DREHROHR 150
5.2.5 FAZIT DER FLOWSHEET-SIMULATION MITTELS ASPEN PLUS 154
6 VERFAHRENSANSATZ ZUR VERBESSERUNG DES GASPHASENAUSBRANDES BEI DER
GEBINDEVERBRENNUNG 156
6.1 VERFAHRENSTECHNIK 158
6.2 VERSUCHSERGEBNISSE 161
7 ZUSAMMENFASSUNG 165
8 LITERATURVERZEICHNIS 170
9 ANHANG 183
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Inhaltsverzeichnis