Verbrennung ist der weltweit wichtigste Prozess zur Umwandlung chemisch gebundener Energie in technisch nutzbare Wärme. Der Einsatz von Wasser hat dabei das Potenzial, Luftschadstoffe wie Stickoxide effizient zu reduzieren. Für die Entwicklung derartiger Verbrennungssysteme sind heute Simulationen wichtige Werkzeuge. In der vorliegenden Arbeit wird dazu der Einfluss von Wasser auf die Verbrennung flüssiger Brennstoffe (mit Emulsionsbezug) durch experimentelle und numerische Methoden modelliert. Combustion is the world's most important process for the conversion of chemically bound energy into technically usable heat. In this context, the application of water has the potential to efficiently reduce air pollutants such asnitrogen oxides. Simulations are an important tool for the development of such combustion systems. In the present work, the influence of water on the combustion of liquid fuels (emulsion related) is modelled by experimental and numerical methods.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Die anthropogenen Treibhausgasemissionen sind mit hoher Wahrscheinlichkeit die Hauptursache für den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur, was erheblichen Einfluss auf unsere gesamte Umwelt hat. Um die Erderwärmung auf weniger als 2 °C im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten zu begrenzen, ist die Nutzung von Technologien zur Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) im Energie- und Industriesektor unumgänglich. Um CO2-Abscheideverfahren bei der Strom-, Dampf- und/oder Wärmeproduktion wirtschaftlich nutzen zu können, sind möglichst geringe Zusatzkosten für die Abscheidung von CO2 essentiell. Aufgrund der vernachlässigbaren Wirkungsgradeinbußen ermöglicht das weiterentwickelte Oxyfuel-Verfahren Chemical-Looping-Combustion geringe CO2-Vermeidungskosten und ist somit eine vielversprechende CO2-Abscheidetechnologie.
In der vorliegenden Arbeit werden experimentelle und theoretische Untersuchungen des Verfahrens Chemical-Looping-Combustion im 1 MWth Maßstab präsentiert. Bei diesem Verfahren werden zwei Wirbelschichtreaktoren eingesetzt, welche durch Kopplungselemente miteinander verbunden sind. Ein partikelförmiger Sauerstoffträger wird im ersten Reaktor durch Luftsauerstoff oxidiert und im zweiten Reaktor für die Oxidation eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffes verwendet. Somit entstehen Stickstoff mit Restsauerstoff sowie CO2 und Wasserdampf in zwei getrennten Produktströmen. Ausgehend von bestehenden Untersuchungen sind in dieser Arbeit verfahrenstechnische Optimierungen beschrieben und umgesetzt. Während 175 Betriebsstunden Chemical-Looping-Combustion wurde die Performance des Prozesses untersucht, wobei sowohl für gasförmige als auch für feste Brennstoffe autotherme Betriebsbedingungen erzielt werden konnten. Dies stellt einen wichtigen Schritt für eine mögliche Kommerzialisierung dar. Der Umsatz an Festbrennstoff und brennbaren Gasen war niedriger als in anderen Versuchsanlagen, was ausführlich diskutiert ist und auf unterschiedliche Rahmenbedingungen zurückgeführt werden kann.
Insbesondere für Feststoffe sind weitere, modellgestützte Untersuchungen beschrieben, wobei ein Prozesssimulationsmodell entwickelt und mit Versuchsergebnissen validiert wurde. Auf dieser Grundlage folgt eine technisch-ökonomische Diskussion mit Ausführungen über CO2-Vermeidungskosten und Weiterentwicklung des Prozesses. An dieser Stelle wird das technische und wirtschaftliche Potential verschiedener Chemical-Looping-Technologien deutlich.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Ist der Teufel in die Welt zurückgekehrt, um Sünder zu richten? Eine Sekte schürt die Panik der Menschen, als kurz hintereinander zwei verbrannte Leichen gefunden werden – und prophezeit, dass als Nächstes das moderne Sodom in Flammen aufgehen wird: New York City!
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Aktualisiert: 2023-05-02
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Aktualisiert: 2023-05-02
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Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs steht aufgrund des Klimawandels aktuell stark im Fokus der Öffentlichkeit. Am Ottomotor zeichnet sich ein eindeutiger Trend hin zum Downsizing ab. Mit Reduzierung der Hubräume bei gleichzeitiger deutlicher Steigerung der Mitteldrücke sind erhebliche CO2-Einsparpotenziale erschließbar. Dabei stellt aktuell besonders die Klopfgrenze des Motors die eigentliche Limitierung zur Erreichung niedrigerer Kraftstoffverbräuche dar. Als besonders aktuelles Problem kann hier die Neigung von hoch aufgeladenen Motoren zu irregulären Verbrennungszuständen, wie z.B.die Entflammung des Gemisches schon vor dem gewählten Zündzeitpunkt, erwähnt werden.
Das Phänomen »Klopfen« erhält damit eine wesentlich größere Bedeutung für die Ottomotorenentwicklung. Ein besseres Verständnis der Ursachen sowie Konzepte zur Vermeidung von klopfender Verbrennung sind deshalb notwendiger denn je.
As a consequence of climate change, reducing fuel consumption is currently at the focus of public attention. A clear trend toward downsizing is emerging for the gasoline engine. There is considerable potential for cutting CO2 emissions by reducing engine displacement while significantly increasing mean pressures. In this regard, however, it is the engine's knock limit that is the current main obstacle to achieving lower levels of fuel consumption. A particularly topical problem that can be mentioned in this context is the susceptibility of highly supercharged engines to irregular combustion states, such as mixture inflammation prior to the selected ignition timing.
As a result, the phenomenon of »knocking« assumes far greater significance in terms of developing gasoline engines. This makes a better understanding of the causes along with concepts for avoiding knocking combustion more necessary than ever.
Aktualisiert: 2021-08-26
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