Dipl.-Ing. Thomas Krenn
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Im Rahmen des Verbundprojektes Clean Circles soll ein neuartiger Energie-Stoff-Kreislauf eine zentrale Rolle in den zukünftigen Anpassungen an der Energieversorgung spielen. Dabei wird Eisenpulver bei hohen Temperaturen oxidiert. Die dabei freigesetzte chemische Energie wird in Kraftwerken genutzt, und das oxidierte Eisen wird gesammelt. Durch erneuerbare Quellen wird das Eisenoxid wieder reduziert, womit der Energie-Stoff-Kreislauf geschlossen ist.
Da über den Verbrennungsprozess von Eisenstaub in Luft bisher noch unzureichende Erkenntnisse vorliegen, ist es von entscheidender Bedeutung, detailliertes Wissen über die Kopplung von Reaktions- und Transportprozessen sowie den Einfluss der Selbstentzündung zu gewinnen. Diese Phänomene tragen wesentlich zur Flammenausbreitung bei und sind für weitere Teilprojekte im Clusterprojekt Clean Circles von großer Relevanz.
Wichtige Forschungsfragen lauten:
- Wie beeinflussen Äquivalenzverhältnis, Partikeldurchmesserverteilung, Strömungsgeschwindigkeit usw. eine laminare vorgemischte Eisenstaubflamme?
- Wie stabilisiert sich eine vorgemischte laminare Flamme durch die Kopplung von Reaktions- und Transportprozessen?
Zur Untersuchung der laminaren Eisenstaubflammen wird derzeit ein laminarer Jetbrenner verwendet, der von einem Coflow umringt ist. Die Eisenpartikelsuspension wird mithilfe eines sogenannten Air-Knife-Seeders erzeugt. Mit diesem Prüfstand können sowohl Bunsenflammen als auch abgehobene Flammen untersucht werden. Dabei können Parameter wie die Partikelgrößenverteilung, der Sauerstoffgehalt des Oxidators und die Partikelbeladung variiert werden.
Zur Analyse dieser Flammen werden derzeit unter anderem Highspeed-Aufnahmen von Streulicht von Partikeln verwendet, die sich durch einen Laserschnitt bewegen. Dies ermöglicht die Rekonstruktion der Flammenposition sowie des Partikelströmungsfelds mittels Particle Image Velocimetry (PIV). Auf diese Weise können relevante thermochemische Parameter, wie die laminare Brenngeschwindigkeit, abgeleitet werden.
