Diese Dissertation entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftliche
Mitarbeiterin am Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik an der TU
Bergakademie Freiberg.
Sie befasst sich mit der Modellierung gasbeheizter Mantelstrahlrohre.
Zur Analyse der hydrody- und thermodynamischen Phänomene innerhalb
und außerhalb des zweistufigen Drallbrenners mit Diffusionsflamme und
interner Abgasrezirkulation werden validierte 3D-CFD Studien eingesetzt.
Es erfolgt die Unterteilung in fünf Bereiche: die zwei Rekuperatoren, die
Verbrennungszonen, die 180° Umlenkung und der Ofenraum.
Zur Beschreibung des Wärmeleitprozesses im Ofen werden fraktionelle
Differentiale mit den Randbedingungen von Konvektion und Strahlung gelöst.
Es erfolgt die inverse Parameterschätzung unbekannter Werkstoffeigenschaften
der Ofenmaterialien mittels der Jaya-Optimierung.
Unter Berücksichtigung der Kopplung an die Prozessraumbedingungen
werden Geometrieänderungen der Umlenkung analysiert. Dabei erfolgt
die Berechnung im Umlenkbereich analytisch als Lösung der N.-St. Gleichungen
sowie der Wärmeleitungsgleichung mittels FDM in drei Koordinatensystemen:
eben, zylindrisch und quasi-toroidal.
Das Abgasrezirkulat wird analytisch aus der Impulsbilanz für koaxiale
Freistrahlen bestimmt. Ein allgemeingültiges reduziertes Modell für Wärmeübertrager
im Gegenstromprinzip wird ebenfalls entwickelt.
Es wird die Möglichkeit geschaffen sowohl Geometriestudien zur Auslegung
berechnen als auch Optimierungsfragen beantworten zu können.
Aktualisiert: 2021-03-31
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