Erste Untersuchungen des Strömungsfeldes einer Zykloidbrennkammer anhand eines Kaltmodells

First investigations of the flow field in a cycloidal combustion chamber on thebasis of an isothermal model

  • Fortschrittliche Braunkohlenverbrennungstechniken für die dezentrale Energieversorgung gehören zu den Forschungszielen an der BTU Cottbus (Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus) und am ERI (Energieressourcen-Institut). Ein Schwerpunkt dabei ist die Entwicklung eines neuen Verbrennungssystems – der Zykloidfeuerung. Begleitend hierzu wurden mit der vorliegenden Arbeit erstmals grundlegende Untersuchungen zur Strömungsdynamik in der Brennkammer durchgeführt und ein numerisches Modell der isothermen Brennkammerströmung aufgestellt. Da eine messtechnische Erfassung des heißen, partikelbeladenen Strömungsfeldes in der Zykloidfeuerung nicht möglich war, wurde dieses modelliert und ein isothermes Brennkammermodell errichtet. Für die Strömungsmessungen wurde ein Heißfilmanemometer eingesetzt und zur numerischen Simulation kam das kommerzielle Programm FLUENT zur Anwendung. Im Brennkammermodell wurde ein dreidimensionales, stark verdralltes Strömungsfeld durch die Messungen ermittelt, welches die Simulationsergebnisse gutFortschrittliche Braunkohlenverbrennungstechniken für die dezentrale Energieversorgung gehören zu den Forschungszielen an der BTU Cottbus (Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus) und am ERI (Energieressourcen-Institut). Ein Schwerpunkt dabei ist die Entwicklung eines neuen Verbrennungssystems – der Zykloidfeuerung. Begleitend hierzu wurden mit der vorliegenden Arbeit erstmals grundlegende Untersuchungen zur Strömungsdynamik in der Brennkammer durchgeführt und ein numerisches Modell der isothermen Brennkammerströmung aufgestellt. Da eine messtechnische Erfassung des heißen, partikelbeladenen Strömungsfeldes in der Zykloidfeuerung nicht möglich war, wurde dieses modelliert und ein isothermes Brennkammermodell errichtet. Für die Strömungsmessungen wurde ein Heißfilmanemometer eingesetzt und zur numerischen Simulation kam das kommerzielle Programm FLUENT zur Anwendung. Im Brennkammermodell wurde ein dreidimensionales, stark verdralltes Strömungsfeld durch die Messungen ermittelt, welches die Simulationsergebnisse gut wiederspiegeln. Durch die Verbindung messtechnischer Untersuchungen und numerischer Simulationen konnte das isotherme Strömungsfeld vollständig dargestellt und Abhängigkeiten herausgearbeitet werden. Es liegen damit umfangreiche, grundlegende Erkenntnisse zum Strömungsverhalten im Brennkammermodell und dessen Abhängigkeiten vor. Diese sind grundsätzlich auf isotherme Strömungsverhältnisse in der realen Zykloidbrennkammer anwendbar.show moreshow less
  • Advanced lignite combustion techniques for decentralised energy supply are among to the research aims at BTU Cottbus (Brandenburg Technical University of Cottbus) and at ERI (Energy Resource Institute). A focus of this research is the development of a new combustion system - cycloidal firing. Parallel to the experimental work basic investigations on fluid dynamics of the combustion chamber were carried out, and a numerical model of the isothermal flow within the firing system was developed. Because of the impossibility of measuring the flow field loaded with particles within the cycloidal firing, the field was numerically modelled, and an isothermal model of the combustion chamber was erected. Flow measurements were carried out with a hot film anemometer, and for the numerical simulation the commercial programme FLUENT was utilised. A 3-dimensional high-grade twisted flow field, which reflects the numerical simulation quite well, was determined by measuring the model of the combustion chamber. By connecting measurements and numericalAdvanced lignite combustion techniques for decentralised energy supply are among to the research aims at BTU Cottbus (Brandenburg Technical University of Cottbus) and at ERI (Energy Resource Institute). A focus of this research is the development of a new combustion system - cycloidal firing. Parallel to the experimental work basic investigations on fluid dynamics of the combustion chamber were carried out, and a numerical model of the isothermal flow within the firing system was developed. Because of the impossibility of measuring the flow field loaded with particles within the cycloidal firing, the field was numerically modelled, and an isothermal model of the combustion chamber was erected. Flow measurements were carried out with a hot film anemometer, and for the numerical simulation the commercial programme FLUENT was utilised. A 3-dimensional high-grade twisted flow field, which reflects the numerical simulation quite well, was determined by measuring the model of the combustion chamber. By connecting measurements and numerical simulation, the isothermal flow field was entirely described and dependencies were worked out. Now some extensive, basic knowledge of the flow behaviour within the model of the combustion chamber and it’s dependencies is available. In principle these results are applicable to real cycloidal firing.show moreshow less

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Metadaten
Author: Christian Owczarek
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1538
Referee / Advisor:Prof. Dr. Bernd Schieferdecker
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2000
Date of final exam:2000/11/17
Release Date:2007/03/20
Tag:Drallströmung; Heißfilmanemometer; Isothermes Brennkammermodell; Strömungsmessung; Zykloidbrennkammer
Cycloidal firing; Flow measurement; Hot film anemometer; Isothermal model; Swirl flow
GND Keyword:Brennkammer; Isotherme Reaktionsführung; Kohlefeuerung; Numerisches Modell; Rotationsströmung; Strömungsfeld
Source:In der Schriftenreihe "BTU Forschungshefte Energie" erschienen
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Energiewirtschaft
Institution name at the time of publication:Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen (eBTU) / LS Energiewirtschaft
Other Notes:Printausgabe ist erschienen bei: dissertation.de Verlag im Internet GmbH Berlin