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SMath with Maxima
(2023)
Kurzdarstellung
Kolumbien ist ein agrarwirtschaftlich geprägtes Land, indem eine Vielzahl verschiedener
landwirtschaftlicher Produkte, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Kaffee oder Reis, angebaut
werden. Durch die jährlich anwachsende Menge an produzierten Gütern steigt auch die jährlich
produzierte Menge an landwirtschaftlichen Abfällen, welche Anwendung als erneuerbare
Energieträger finden können. Aufgrund der Tatsache, dass es in weiten Teilen Kolumbiens,
gerade in den ländlichen agrarwirtschaftlich geprägten Gebieten, Probleme mit der
Energieversorgung gibt, könnten die landwirtschaftlichen Abfälle genutzt werden, um vor Ort
Energie zu erzeugen und die Entwicklung dieser Regionen zu fördern.
Die Forschungsgruppe „Biomass and Optimization of Thermal Systems” (BIOT) der „National
University of Colombia“ beschäftigt sich mit genau diesem Thema. In dem Projekt „Efficient
Use of Alternative Carbonaceous Fuels in the Power Generation in Colombia by
Implementation of Fluidized Bed Reactors” ist geplant, eine zirkulierende Wirbelschichtanlage
zur Vergasung von Biomassepartikeln zu konstruieren. Wirbelschichtreaktoren besitzen
hervorragende Wärmetransporteigenschaften, sowie gute Partikelkontaktraten, welche
notwendig für einen thermochemischen Wandlungsprozess sind [1]. Das Ziel des Projektes ist
es zu untersuchen, welche der vor Ort anfallenden landwirtschaftlichen Abfälle effizient genutzt
werden können, um Energie durch Vergasungsprozesse unter Anwendung einer
Wirbelschichtanlage zu produzieren.
Die Auslegung des Wirbelschichtreaktors und die Modellierung des thermochemischen
Wandlungsprozesses hängt stark von den physischen und fluiddynamischen Eigenschaften der
verwendeten Biomassepartikel ab. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der
experimentellen Bestimmung der wesentlichen Eigenschaften der Biomassepartikel. Dazu
gehören: die Partikelgrößenverteilung, der mittlere Partikeldurchmesser, die Schütt- und
Partikeldichte und der Feuchtigkeitsgehalt. Im Weiteren werden Fluidisierungsversuche mit
Mischungen aus Quarzsand, welcher als Bettmaterial dient, und verschiedenen zugeführten
Mengen an Biomassepartikeln durchgeführt. Dabei werden die charakteristischen Kenngrößen,
wie die Lockerungsgeschwindigkeit, und die Art der Fluidisierung bzw. die Art der sich
ausbildenden Schicht experimentell ermittelt, um Erkenntnisse darüber zu erlangen, ob die
verschiedenen landwirtschaftlichen Abfälle erfolgreich fluidisiert werden können.
Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered. Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered.