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| Inhaltsverzeichnis | ||||||
| 1. | Einleitung | 1 | ||||
| 1.1 | Energiewirtschaft | 1 | ||||
| 1.2 | Primärenergie | 5 | ||||
| 1.3 | Wandlung von Primärenergie in Nutzenergie | 7 | ||||
| 1.4 | Verbrennung | 9 | ||||
| 1.5 | Flammen | 11 | ||||
| Literatur | 14 | |||||
| 2. | Brennstoffe | 15 | ||||
| 2.1 | Einfache Kohlenwasserstoffe als Brennstoffe | 16 | ||||
| 2.2 | Feste fossile Brennstoffe | 24 | ||||
| 2.3 | Flüssige fossile Brennstoffe | 27 | ||||
| 2.4 | Gasförmige fossile Brennstoffe | 29 | ||||
| 2.5 | Regenerative Brennstoffe | 31 | ||||
| 2.6 | Brennstoffe für Gasturbinen | 33 | ||||
| 2.7 | Kraftstoffe der Verbrennungsmotoren | 41 | ||||
| 2.8 | Brennstoffe mit zugesetztem Oxidator | 44 | ||||
| 2.8.1 | Treibstoffe | 45 | ||||
| 2.8.2 | Sprengstoffe | 46 | ||||
| Literatur | 49 | |||||
| 3. | Grundlagen | 51 | ||||
| 3.1 | Grundlagen der Thermodynamik | 51 | ||||
| 3.2 | Die Hauptsätze der Thermodynamik | 59 | ||||
| 3.3 | Die Standard-Bildungsenthalpien | 64 | ||||
| 3.4 | Thermodynamische Funktionen, Gleichgewichtskriterien, Chemisches Potential | 71 | ||||
| 3.5 | Die Bestimmung der adiabaten Flammentemperatur, der Heizwert | 78 | ||||
| Literatur | 84 | |||||
| 4. | Verbrennungsrechnung | 85 | ||||
| 4.1 | Die Verbrennungsrechnung für feste und flüssige Brennstoffe | 85 | ||||
| 4.1.1 | Erforderlicher Sauerstoff- und Luftbedarf | 86 | ||||
| 4.1.2 | Abgasmenge und -Zusammensetzung | 90 | ||||
| 4.2 | Die Verbrennungsrechnung für gasförmige Brennstoffe | 100 | ||||
| Literatur | 107 | |||||
| 5. | Chemische Reaktionskinetik | 109 | ||||
| 5.1 | Die Beschreibung homogener chemischer Reaktionen | 110 | ||||
| 5.1.1 | Die Reaktionsgeschwindigkeit | 110 | ||||
| 5.1.2 | Gleichgewichtsreaktionen | 114 | ||||
| 5.1.3 | Elementarreaktionen | 115 | ||||
| 5.1.4 | Radikalkettenreaktionen | 119 | ||||
| 5.1.5 | Temperaturabhängigkeit des Geschwindigkeitskoeffizienten | 124 | ||||
| 5.1.6 | Druckabhängigkeit des Geschwindigkeitskoeffizienten | 126 | ||||
| 5.2 | Die Beschreibung heterogener Reaktionssysteme | 129 | ||||
| 5.2.1 | Heterogen katalysierte Reaktionen | 129 | ||||
| 5.2.2 | Adsorption | 134 | ||||
| 5.2.3 | Umsatzgeschwindigkeit katalysierter Reaktionen | 136 | ||||
| 5.2.4 | Filmdiffusion und Reaktion | 139 | ||||
| 5.2.5 | Porendiffusion und Reaktion | 143 | ||||
| Literatur | 148 | |||||
| 6. | Reaktionsmechanismen | 151 | ||||
| 6.1 | Detaillierte Chemie | 152 | ||||
| 6.2 | Methoden der Vereinfachung von Reaktionsmechanismen | 156 | ||||
| 6.2.1 | Einfache Reaktionsfolge mit analytischer Lösung | 156 | ||||
| 6.2.2 | Quasistationarität | 158 | ||||
| 6.2.3 | Empfindlichkeitsanalyse (Sensitivitätsanalyse) | 160 | ||||
| 6.2.4 | Eigenwertanalyse von chemischen Reaktionsmechanismen | 165 | ||||
| 6.2.5 | Partielle Gleichgewichte | 170 | ||||
| 6.2.6 | Reaktionsflussanalyse | 174 | ||||
| 6.3 | Numerische Verfahren zur Reduktion der Rechenzeit von Reaktionsmechanismen | 176 | ||||
| 6.3.1 | Das Reduktionsverfahren der intrinsischen niedrigdimensionalen Mannigfaltigkeit (ILDM) | 177 | ||||
| 6.3.2 | Flamelet Generated Manifolds (FGM) | 185 | ||||
| 6.3.3 | Automatisierte Reduktionsmethoden (CARM) | 186 | ||||
| 6.3.4 | Adaptive Tabellenerstellung (ISAT) | 187 | ||||
| 6.3.5 | Reduktion von Reaktionsmechanismen mittels genetischer Algorithmen | 188 | ||||
| 6.3.6 | Reduktion des Rechenaufwandes mittels neuronaler Netze | 192 | ||||
| Literatur | 194 | |||||
| 7. | Flammenstabilisierung | 199 | ||||
| 7.1 | Physik der Flammenstabilisierung | 199 | ||||
| 7.2 | Stabilisierung selbstzündender Flammen | 210 | ||||
| 7.3 | Flammeninstabilität in der Nähe der Zünd- und Löschgrenzen | 212 | ||||
| 7.4 | Löschabstand | 213 | ||||
| Literatur | 215 | |||||
| 8. | Zündprozesse | 217 | ||||
| 8.1 | Physikalische Grundphänomene der Zündung | 218 | ||||
| 8.1.1 | Zündgrenzen, Zündtemperatur | 218 | ||||
| 8.1.2 | Mindestzündenergie | 225 | ||||
| 8.2 | Modellvorstellungen von Zündprozessen | 226 | ||||
| 8.2.1 | Vereinfachte thermische Theorie der Zündung von Semenov | 227 | ||||
| 8.2.2 | Thermische Theorie der Zündung von Frank-Kamenetskii | 229 | ||||
| 8.2.3 | Zündverhalten des H2/O2-Systems | 231 | ||||
| 8.3 | Selbstzündvorgänge von Kohlenwasserstoff-Luftgemischen | 235 | ||||
| 8.3.1 | Messmethode der Selbstzündung | 236 | ||||
| 8.3.2 | Methan/Luftgemische | 238 | ||||
| 8.3.3 | Gemische gasförmiger höherer Kohlenwasserstoffe | 240 | ||||
| 8.3.4 | Gemische flüssiger höherer Kohlenwasserstoffe | 248 | ||||
| 8.4 | Zündung von festen Brennstoffen | 253 | ||||
| 8.4.1 | Phänomenologische Betrachtung der Feststoffzündung | 254 | ||||
| 8.4.2 | Experimentelle Untersuchungen | 257 | ||||
| 8.4.3 | Modellierung des Zündprozesses von Kohlepartikel | 259 | ||||
| 8.4.4 | Selbstzündeffekte bei festen Brennstoffen | 262 | ||||
| 8.5 | Detonationen | 266 | ||||
| Literatur | 268 | |||||
| 9. | Laminare Vormischflammen | 277 | ||||
| 9.1 | Flammengeschwindigkeit | 278 | ||||
| 9.2 | Messverfahren der Flammengeschwindigkeit | 280 | ||||
| 9.2.1 | Rohrreaktor | 282 | ||||
| 9.2.2 | Rührkessel | 285 | ||||
| 9.3 | Messwerte der Flammengeschwindigkeit | 286 | ||||
| 9.4 | Theoretische Beschreibung der laminaren Flammengeschwindigkeit | 293 | ||||
| 9.4.1 | Vereinfachte thermische Theorie der Flammenausbreitung | 294 | ||||
| 9.4.2 | Numerische Modellierung der Flammengeschwindigkeit | 303 | ||||
| 9.5 | Laminare Flammenstrukturen | 307 | ||||
| Literatur | 310 | |||||
| 10. | Laminare nicht-vorgemischte Flammen | 313 | ||||
| 10.1 | Erscheinungsformen nicht-vorgemischter Flammen | 313 | ||||
| 10.2 | Abschätzung der Flammenlänge | 315 | ||||
| 10.3 | Modellierung nicht-vorgemischter Gegenstromflammen | 317 | ||||
| 10.4 | Mischungsbruchbeschreibung nicht-vorgemischter Flammen mit schneller Chemie | 321 | ||||
| Literatur | 328 | |||||
| 11. | Turbulente reaktive Strömungen | 329 | ||||
| 11.1 | Grunderscheinungen turbulenter nichtreaktiver und reaktiver Strömungen | 329 | ||||
| 11.2 | Turbulente Skalen | 332 | ||||
| 11.3 | Erscheinungsformen turbulenter Flammen | 335 | ||||
| 11.3.1 | Die turbulente Flammengeschwindigkeit | 335 | ||||
| 11.3.2 | Experimentelle Bestimmung turbulenter Flammengeschwindigkeiten | 339 | ||||
| 11.4 | Mathematische Beschreibung turbulenter reaktiver Strömungen | 343 | ||||
| 11.4.1 | Die Erhaltungsgleichungen, die Navier-Stokes'schen-Gleichungen | 343 | ||||
| 11.4.2 | Direkte Numerische Simulation (DNS) | 346 | ||||
| 11.4.3 | "Large-Eddy"-Simulation (LES) | 349 | ||||
| 11.4.4 | Zeitliche bzw. Favre-Mittelungsverfahren | 351 | ||||
| 11.4.5 | Gemittelte Erhaltungsgleichungen (RANS, TRANS, URANS) | 354 | ||||
| 11.4.6 | Turbulenzmodelle | 356 | ||||
| 11.4.7 | Problematik der Mittelung von Reaktionsgeschwindigkeiten in turbulenten Strömungen | 361 | ||||
| 11.4.8 | (U)RANS mit statistischer Beschreibung (PDF) der Turbulenz-Chemie-Interaktion zur Schließung des Quellterms | 364 | ||||
| Literatur | 370 | |||||
| 12. | Schließungsmodelle turbulenter nicht-vorgemischter Flammen | 373 | ||||
| 12.1 | Das Eddy-Dissipations-Modell (EDM) | 376 | ||||
| 12.2 | Das linearisierte Finite-Rate-Chemistry-Modell (FRCM) | 377 | ||||
| 12.3 | Angenommene Wahrscheinlichkeitsdichtemodelle (Presumed-PDF) | 379 | ||||
| 12.3.1 | Das Mischungsbruchmodell mit Presumed-PDF | 380 | ||||
| 12.3.2 | Das Flamelet-Modell | 385 | ||||
| 12.3.3 | Das Flamelet-Modell mit Presumed-PDF | 388 | ||||
| 12.4 | Das PDF-Transportgleichungsmodell | 390 | ||||
| 12.4.1 | Einleitung | 390 | ||||
| 12.4.2 | Statistische Beschreibung des thermochemischen Zustandes | 392 | ||||
| 12.4.3 | Herleitung der PDF-Transportgleichung | 394 | ||||
| 12.4.4 | Mischungsmodellierung | 396 | ||||
| 12.4.5 | Monte-Carlo-Lösungsverfahren | 399 | ||||
| 12.4.6 | Kopplung mit CFD-Programmen | 401 | ||||
| 12.5 | Das Conditional Moment Closure Modell | 403 | ||||
| 12.6 | Das Flame Surface Density Modell | 404 | ||||
| 12.7 | Modellvergleich mit experimentellen Daten | 405 | ||||
| 12.7.1 | Beschreibung der Sandia-Flamme | 405 | ||||
| 12.7.2 | Ergebnisse | 407 | ||||
| 12.8 | Überblick über die vorgestellten Modelle | 409 | ||||
| Literatur | 411 | |||||
| 13. | Schließungsmodelle turbulenter Vormischflammen | 415 | ||||
| 13.1 | Charakterisierung turbulenter vorgemischter Flammen | 416 | ||||
| 13.2 | Modelle turbulenter Vormischflammen | 420 | ||||
| 13.2.1 | Definition der Reaktionsfortschrittsvariablen | 421 | ||||
| 13.2.2 | Auf der skalaren Dissipationsrate basierende Modelle | 422 | ||||
| 13.2.3 | Auf der Flammentopologie basierende Modelle | 423 | ||||
| 13.2.4 | Statistische Modelle mit Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen | 427 | ||||
| Literatur | 429 | |||||
| 14. | Modellierung der Verbrennung flüssiger Brennstoffe | 433 | ||||
| 14.1 | Phänomenologie der Verbrennung flüssiger Brennstoffe | 434 | ||||
| 14.2 | Zerstäubung | 435 | ||||
| 14.2.1 | Zerstäuber | 436 | ||||
| 14.2.2 | Primärzerfall | 438 | ||||
| 14.2.3 | Sekundärzerfall | 444 | ||||
| 14.2.4 | Einflüsse auf die Zerstäubung | 448 | ||||
| 14.2.5 | Beschreibung eines Sprays | 453 | ||||
| 14.3 | Modellierung des Tropfenzerfalls | 455 | ||||
| 14.3.1 | Empirische Modellierung | 456 | ||||
| 14.3.2 | Mechanische Modellierung | 460 | ||||
| 14.4 | Verdampfung | 463 | ||||
| 14.4.1 | Quasi-eindimensionale Abschätzung der Tropfenverdamfung | 464 | ||||
| 14.4.2 | Detailliertere Berechnung des abdampfenden Massenstroms | 468 | ||||
| 14.4.3 | Berechnung der Tropfentemperatur | 473 | ||||
| 14.5 | Modelle zur numerischen Beschreibung von Mehrphasenströmungen | 481 | ||||
| 14.5.1 | Lokal homogene Modelle (LHF-Modelle, locally homogeneous flow) | 481 | ||||
| 14.5.2 | Modelle unter Beachtung der Dispersion (SF-Modelle, separated flow) | 484 | ||||
| 14.6 | Turbulente Dispersion | 496 | ||||
| 14.6.1 | Deterministische Verfahren | 496 | ||||
| 14.6.2 | Stochastische Verfahren | 497 | ||||
| 14.6.3 | Particle Cloud Tracking Modelle | 504 | ||||
| 14.7 | Sprayverbrennung | 509 | ||||
| 14.7.1 | Verbrennung von Einzeltröpfchen | 509 | ||||
| 14.7.2 | Verbrennung eines Sprays | 511 | ||||
| Literatur | 512 | |||||
| 15. | Die Verbrennung fester Brennstoffe | 519 | ||||
| 15.1 | Einleitung | 520 | ||||
| 15.2 | Kohlefeuerungen | 521 | ||||
| 15.3 | Phänomenologie des Kohleverbrennungsprozesses | 527 | ||||
| 15.4 | Berechnungsmethodik der Kohleverbrennung | 532 | ||||
| 15.4.1 | Strömungsfeld | 534 | ||||
| 15.4.2 | Wärmeübertragung | 538 | ||||
| 15.4.3 | Die heterogene Kohleverbrennungsmodellierung | 545 | ||||
| 15.4.4 | Die Berücksichtigung der homogenen Gaphasen-reaktion | 563 | ||||
| 15.4.5 | Berechnungsbeispiele von Kohlefeuerungen | 564 | ||||
| Literatur | 570 | |||||
| 16. | Stationäre, eindimensionale Strömungen mit Wärmezufuhr | 577 | ||||
| 16.1 | Wärmezufuhr im Kanal mit veränderlichem Querschnitt | 577 | ||||
| 16.2 | Wärmezufuhr im Kanal konstanten Querschnitts | 580 | ||||
| 16.2.1 | Berechnung des statischen Druckverhältnisses | 580 | ||||
| 16.2.2 | Berechnung des Totaldruckverhältnisses | 582 | ||||
| 16.2.3 | Kritische Wärmezufuhr | 586 | ||||
| Literatur | 589 | |||||
| 17. | Emissionen der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen | 591 | ||||
| 17.1 | Primärenergie und Luftschadstoffe | 591 | ||||
| 17.2 | Emission der Stickoxide (NOx) | 596 | ||||
| 17.2.1 | Bildungsmechanismen der Stickoxide | 597 | ||||
| 17.2.2 | Bildungsmechanismen des Thermischen NO (Zeldovich-NO) | 601 | ||||
| 17.2.3 | Bildungsmechanismen des Prompten NO (Fenimore-NO) | 605 | ||||
| 17.2.4 | Über Distickstoffoxid (N20, Lachgas) erzeugtes NO | 606 | ||||
| 17.2.5 | Über das NNH-Radikal gebildetes NO | 607 | ||||
| 17.2.6 | Bildungsmechanismen der Konversion von brennstoffgebundenem Stickstoff in NO | 608 | ||||
| 17.2.7 | NO x-Bildung bei Abgasrückführung | 610 | ||||
| 17.2.8 | Grundlegende Zusammenstellung der Primärmaßnahmen zur NOx-Reduktion | 613 | ||||
| 17.3 | Kohlenmonoxid (CO) | 615 | ||||
| 17.4 | Unverbrannte Kohlenwasserstoffe als Schadstoffemissionen | 616 | ||||
| 17.5 | Bildung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK, PAH) als Rußvorgänger | 618 | ||||
| 17.6 | Ruß | 619 | ||||
| Literatur | 628 | |||||
| 18. | Gasturbinenbrennkammern | 633 | ||||
| 18.1 | Konventionelle Brennkammern von Gasturbinen | 633 | ||||
| 18.1.1 | Funktionsweise | 634 | ||||
| 18.1.2 | Brennkammerbauformen | 637 | ||||
| 18.1.3 | Brennstoffeindüsung | 639 | ||||
| 18.1.4 | Der Brennkammerdruckverlust | 642 | ||||
| 18.1.5 | Die Temperaturverteilung am Brennkammeraustritt | 643 | ||||
| 18.1.6 | Betriebsverhalten einer konventionellen Fluggasturbinenbrennkammer | 645 | ||||
| 18.2 | Gasturbinenbrennkammertechnologie zur Reduktion der Emissionen | 648 | ||||
| 18.2.1 | Technologie schadstoffreduzierter Brennkammer (LEC) | 649 | ||||
| 18.2.2 | Magerverbrennung gasförmiger Brennstoffe (DLE) | 650 | ||||
| 18.2.3 | Magerverbrennung flüssiger Brennstoffe | 655 | ||||
| 18.2.4 | Fett-Magerverbrennung (RQL, Rich burn - Quick quench - Lean burn) | 668 | ||||
| 18.2.5 | Lean Direct Injection Systeme (LDI) | 672 | ||||
| 18.2.6 | Nachverbrennung | 675 | ||||
| 18.2.7 | Alternative Brennstoffe | 677 | ||||
| 18.2.8 | Absenkung der Flammentemperatur | 681 | ||||
| 18.3 | Katalytische Verbrennung | 682 | ||||
| Literatur | 686 | |||||
| 19. | Primäre Reduktion der Stickoxidemission bei Feuerungsanlagen | 689 | ||||
| 19.1 | NO x-reduzierte Kohlefeuerung | 689 | ||||
| 19.2 | Modellierung der NOx-Bildung | 693 | ||||
| 19.3 | Stickoxidbildung bei gestufter Verbrennung | 697 | ||||
| 19.4 | Emissionen ausgeführter Feuerungsanlagen | 703 | ||||
| 19.4.1 | Kohlefeuerungen von Kraftwerken | 703 | ||||
| 19.4.2 | Ölgefeuerte Anlagen | 704 | ||||
| 19.4.3 | Gasgefeuerte Anlagen | 705 | ||||
| Literatur | 706 | |||||
| 20. | Sekundäre Maßnahmen der Abgasreinigung | 711 | ||||
| 20.1 | Entschwefelung bei Feuerungsanlagen | 712 | ||||
| 20.1.1 | Trockenadditiv-Verfahren | 712 | ||||
| 20.1.2 | Waschverfahren | 712 | ||||
| 20.2 | Entstickung bei stationären und mobilen Anlagen | 714 | ||||
| 20.2.1 | Selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR) | 715 | ||||
| 20.2.2 | Katalytische Verfahren bei stationären Anlagen | 715 | ||||
| 20.2.3 | Der Drei-Wege-Katalysator mit mobilen Anlagen | 716 | ||||
| 20.3 | Partikelrückhaltung bei stationären Anlagen | 718 | ||||
| 20.4 | Rußentfernung bei mobilen Anlagen, Abgasreinigung des Dieselmotors | 722 | ||||
| Literatur | 723 | |||||
| 21. | CO2-Sequestierung | 725 | ||||
| 21.1 | CO2-Abscheidungstechniken | 726 | ||||
| 21.1.1 | Abgasreinigung | 727 | ||||
| 21.1.2 | C02-arme Kraftwerkskonzepte | 727 | ||||
| 21.1.3 | Auswirkungen und Verbrennungsprozess | 731 | ||||
| 21.2 | CO2- Verwertung | 732 | ||||
| 21.3 | CO2-Deponierung | 732 | ||||
| 21.4 | Mögliche Umweltwirkungen der Abscheidungstechnologien | 733 | ||||
| Literatur | 735 | |||||
| 22. | Thermoakustik von Brennkammern | 737 | ||||
| 22.1 | Einleitung | 738 | ||||
| 22.2 | Anregungsmechanismen der Brennkammerpulsationen | 738 | ||||
| 22.2.1 | Phänomen der fremderregten Brennkammerschwingungen | 739 | ||||
| 22.2.2 | Das Phänomen der selbsterregten Brennkammer Schwingungen | 740 | ||||
| 22.3 | Abhilfemaßnahmen | 746 | ||||
| 22.3.1 | Modifikation am Brenner, am Brennraum oder an der Brennstoff- bzw. Luftzuführung | 747 | ||||
| 22.3.2 | Passive Dämpfungsmaßnahmen | 749 | ||||
| 22.3.3 | Aktive Stabilisierungsmaßnahmen | 751 | ||||
| 22.4 | Analysemethoden der Thermoakustik | 754 | ||||
| 22.4.1 | Experimentelle Untersuchungsmethoden | 754 | ||||
| 22.4.2 | Akustische Stabilitätsanalysen der Brennkammer | 755 | ||||
| 22.4.3 | Verzugszeitmodelle | 757 | ||||
| 22.4.4 | Stabilitätsanalysen mit Flammenübertragungsfunktionen | 758 | ||||
| 22.4.5 | Instationäre CFD-Berechnung | 763 | ||||
| Literatur | 766 | |||||
| 23. | Wärmeübertragung in Brennräumen | 775 | ||||
| 23.1 | Wärmeübertragungsprozesse vom Heißgas auf die Wand | 777 | ||||
| 23.1.1 | Wärmeaustausch durch Strahlung | 777 | ||||
| 23.2 | Wärmeleitung innerhalb der Wand | 787 | ||||
| 23.3 | Wärmeabgabe der Wand | 790 | ||||
| 23.3.1 | Strahlungsaustausch mit der Umgebung | 790 | ||||
| 23.3.2 | Konvektion auf der kalten Wandseite | 790 | ||||
| 23.4 | Wärmedurchgang durch die Wand | 798 | ||||
| 23.5 | Wände mit vergrößerter Oberfläche | 799 | ||||
| 23.6 | Filmkühlung der Heißgasseite | 801 | ||||
| Literatur | 808 | |||||
| 24. | Motorische Verbrennung | 811 | ||||
| 24.1 | Thermodynamische Modellierung des Brennverlaufs | 811 | ||||
| 24.2 | Beschreibung der dieselmotorischen Verbrennung | 817 | ||||
| 24.2.1 | Einleitung | 817 | ||||
| 24.2.2 | Strahlmodellierung | 818 | ||||
| 24.2.3 | Wandwärmeübergang | 820 | ||||
| 24.2.4 | Selbstzündung | 821 | ||||
| 24.2.5 | Verbrennungsmodell | 821 | ||||
| 24.2.6 | Schadstoffbildung | 821 | ||||
| 24.2.7 | Beispiele dieselmotorischer Verbrennungssimulation | 822 | ||||
| 24.3 | Beschreibung der ottomotorischen Verbrennung | 827 | ||||
| 24.3.1 | Einleitung | 827 | ||||
| 24.3.2 | Verbrennungsmodelle | 827 | ||||
| 24.3.3 | Beispiele ottomotorischer Verbrennungssimulation | 832 | ||||
| 24.4 | Primäre Maßnahmen zur Emissionsreduktion von Verbrennungsmotoren | 833 | ||||
| 24.4.1 | Absenkung der Spitzentemperaturen | 833 | ||||
| 24.4.2 | Abgasrezirkulation (EGR) | 834 | ||||
| 24.5 | Zusammenfassung | 837 | ||||
| Literatur | 838 | |||||
| 25. | Standardmessverfahren der Luftschadstoffe | 841 | ||||
| 25.1 | Überblick | 842 | ||||
| 25.2 | Chemilumineszenzanalysator für NOx | 844 | ||||
| 25.3 | Nichtdispersiver Infrarotanalysator (NDIR) für alle Gase | 845 | ||||
| 25.4 | Flammen-Ionisations-Detektor (FID) für HC | 847 | ||||
| 25.5 | Paramagnetischer Analysator (PMA) für O2 | 847 | ||||
| 25.6 | O3-Nachweis durch UV-Absorption | 848 | ||||
| 25.7 | SO2-Nachweis durch UV-Fluoreszenz | 848 | ||||
| 25.8 | Die Fotometrie | 849 | ||||
| 25.9 | Kolorimetrie | 851 | ||||
| 25.10 | Konduktometrie | 851 | ||||
| 25.11 | Chromatographische Verfahren | 852 | ||||
| 25.12 | Olfaktometrie | 853 | ||||
| 25.13 | Rauchmessung | 853 | ||||
| 25.14 | Nachweis von Schwebstoffen (Feinstaub, PM10, PM2,5,) in der Luft | 857 | ||||
| 25.14.1 | Partikeltrennung durch einen Kaskadenimpaktor | 858 | ||||
| 25.14.2 | Messung der Staubniederschläge aus der Atmosphäre | 859 | ||||
| 25.14.3 | Messung der Staubkonzentration der Luft | 859 | ||||
| 25.14.4 | Staubmessung durch Absorption von ß-Strahlung | 861 | ||||
| 25.15 | Luftkontrollstation | 862 | ||||
| 25.16 | Standardverfahren zur Messung der Emissionen von Gasturbinen und Kraftfahrzeugen | 863 | ||||
| 25.17 | Umrechnungen und Konzentrationen | 863 | ||||
| 25.17.1 | Feuchtigkeitskorrektur | 864 | ||||
| 25.17.2 | Der Emissionsindex EI | 864 | ||||
| 25.17.3 | Der Verbrennungswirkungsgrad | 866 | ||||
| Literatur | 866 | |||||
| 26. | Gesetze und Verordnungen zur Luftreinhaltung | 867 | ||||
| 26.1 | Internationale Vereinbarungen | 867 | ||||
| 26.1.1 | Die "Genfer UNECE-Konvention über weiträumige, grenzüberschreitende Luftverunreinigungen" von 1979 | 868 | ||||
| 26.1.2 | Das Protokoll zur Begründung des europäischen Mess und Bewertungsprogramms für Luftschadstoffe" von 1984 | 869 | ||||
| 26.1.3 | Das "Helsinki-Protokoll" von 1985 | 870 | ||||
| 26.1.4 | Das "Sofia-Protokoll" von 1988 | 870 | ||||
| 26.1.5 | Das "Genfer-Protokoll" von 1991 | 871 | ||||
| 26.1.6 | Das "Oslo-Protokoll" von 1994 | 871 | ||||
| 26.1.7 | Das "Kyoto-Protokoll" von 1997 | 871 | ||||
| 26.1.8 | Das "Aarhus-Protokoll" von 1998 | 873 | ||||
| 26.1.9 | Das "Göteborg-Protokoll" von 1999 | 873 | ||||
| 26.1.10 | Internationale Abgasgrenzwerte für den Luftverkehr | 875 | ||||
| 26.1.11 | Andere internationale Regelungen | 876 | ||||
| 26.2 | EU-Recht | 877 | ||||
| 26.2.1 | Die "Luftqualitäts-Rahmenrichtlinie" von 1996 | 878 | ||||
| 26.2.2 | Die "1. Tochterrichtlinie für SO2, N02, PMl0und Blei" von 1999 | 878 | ||||
| 26.2.3 | Die "VOC-Richtlinie" von 1999 | 878 | ||||
| 26.2.4 | Die "3. Tochterrichtlinie über den Ozongehalt der Luft" | 879 | ||||
| 26.2.5 | Die "Großfeuerungsanlagen-Richtlinie" von 2001 | 879 | ||||
| 26.2.6 | Die "Richtlinie über nationale Emissionshöchstgrenzen für bestimmte Luftschadstoffe" von 2002 | 879 | ||||
| 26.2.7 | Abgasgrenzwerte für den Verkehr | 880 | ||||
| 26.3 | Nationale Gesetzgebung | 882 | ||||
| 26.3.1 | Allgemeines | 882 | ||||
| 26.3.2 | Das "Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge" in der Fassung vom 11. September 2002 | 894 | ||||
| 26.3.3 | Zusammenstellung der Verordnungen des BImSchG | 885 | ||||
| 26.3.4 | Kleinfeuerungsanlagen (1. BImSchV) | 889 | ||||
| 26.3.5 | Großfeuerungsanlagen (13. BImSchV) | 890 | ||||
| 26.3.6 | Sonstige Feuerungsanlagen (TA-Luft) | 891 | ||||
| 26.3.7 | Abfallverbrennungsanlagen (17. BImSchV) | 894 | ||||
| 26.3.8 | Umweltveträglichkeitsprüfungsgesetz (UVPG) | 896 | ||||
| Literatur | 896 | |||||
| Anhang | 897 | |||||
| Literatur | 900 | |||||
| a | ||||||
| Sachverzeichnis | 901 | |||||
Vorwort
Räume müssen klimatisiert, Fahrzeuge und Maschinen angetrieben werden. Um unsere Bedürfnisse nach Wärme und Antrieb zu erfüllen, muss die Energie, wie sie sich in der Umwelt vorfindet in eine nutzbare Form umgewandelt werden. Die Verbrennung zur Bereitstellung von jederzeit verfügbarer Wärme gehört zu den ältesten Technologien der Menschheit. Standen ursprünglich die Nutzung des Feuers zur Jagd, zur Herstellung von Gerät, zur Wärmeerzeugung und Bekömmlichmachung der Nahrung im Vordergrund, so erfolgte im Laufe der industriellen Revolution die Ermöglichung von Antriebsmaschinen und die Wärmegewinnung in großindustriellem Maßstab. Erst nach der Mitte des 20. Jahrhundert erweiterte sich die Aufgabenstellung der Verbrennungs- und Feuerungstechniker dahingehend, dass die Verbrennungsführung emissionsarm umgestaltet werden musste. Heute wird neben der Minimierung der Luftschadstoffe zusätzlich die Reduktion der Treibhausgase angestrebt. Dies soll nicht nur durch die effizientere Nutzung der Energie erfolgen, sondern über Prozesse realisiert werden, die es einfach erlauben, das unvermeidlich entstehende Kohlendioxid abzutrennen und aufzufangen. Vision ist die Bereitstellung elektrischen Stroms in einem C02 -freien Kohlekraftwerk, ein Anachronismus per se.
Zielsetzung des vorliegenden Buches ist die Darstellung der Verbrennung unter dem Aspekt der technischen Realisierung. Basierend auf den Grundlagen der chemischen Thermodynamik und der Reaktionstechnik wird neben der Berechnung der Wärmefreisetzung und der Verbrennungstemperatur die Entstehungsmechanismen der Luftschadstoffe bei der Verbrennung aufgezeigt. Primär sowie Sekundärmaßnahmen zur Reduktion der Schadstoffemission in vielen Bereichen der Verbrennungstechnik, wie beispielsweise in Gasturbinen, werden dargestellt. In der technischen Anwendung spielen die Geometrie des Verbrennungsraumes und die Mischprozesse eine grundlegende Rolle. Deshalb wird detailliert auf die Möglichkeiten der numerischen Berechnung von Flammen und die Ermittlung von Emissionen in technischen Brennräumen eingegangen. Ein Überblick über die Gesetze und Verordnungen der Luftreinhaltung und über Standardmessverfahren der Luftschadstoffe runden die Darstellung ab.
Das Buch entstand im Rahmen meiner zwei-trimestrigen Vorlesung zur Technischen Verbrennung an der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg für Studenten des Maschinenbaus vorwiegend der Vertiefungsrichtung Energie- und Umwelttechnik sowie Fahrzeugtechnik. Meinen Mitarbeitern Herrn Dipl.-Ing. Sebastian Harder schulde ich Dank für die Bearbeitung der Kap. 11, 12 und 13 sowie für die kritische Durchsicht des Manuskriptes, Herrn Dipl.-Ing. Andreas Matysiak für die Bearbeitung des Kapitels 14. Ohne die unermüdliche Bearbeitung des Skriptums und der Abbildungen sowie die Überarbeitung zum druckfertigen Manuskript durch Frau Gerds wäre die vorliegende Darstellung nicht möglich gewesen. Auch ihr sei hiermit gedankt. Nicht zuletzt möchte ich mich beim Springer Verlag für sein Verständnis bedanken, dass das Buch in diesem Umfang erscheinen konnte, so dass die meisten Themen mit denen sich ein Ingenieur beschäftigen muss, wenn er eine Brennkammer verstehen bzw. auslegen will, zumindest soweit geboten werden können, dass ein Überblick für weitere Vertiefungen zur Verfügung gestellt wird.
Hamburg, Sommer 2006
Franz Joos
Das Buch behandelt umfassend und spezialisiert die relevanten Aspekte der Technischen Verbrennung, ausgehend von den reaktionstechnischen Grundlagen bis zur Schadstoffbildung. Die Modellierung der Vorgänge wird gründlich behandelt. Sowohl eindimensionale Modelle wie auch mehrdimensionale Verbrennungsmodelle turbulenter Strömungen, wie sie in CFD-Programmen zur Anwendung kommen, werden verständlich dargestellt. Der Schwerpunkt der Inhalte liegt auf der homogenen Verbrennung gasförmiger Brennstoffe, daneben wird auch die Behandlung flüssiger Brennstoffe dargestellt, sowie auch auf die Modellierung heterogener Verbrennungssysteme fester Brennstoffe eingegangen.
Für den Praktiker sind die Darstellungen zu real ausgeführten Brennkammern von stationären Gasturbinen wie auch Fluggasturbinen bedeutend, sowie die Beispiele aus den Gebieten der Feuerungstechnik und dem Motorenbau; Sie zeigen den Stand der schadstoffreduzierten Verbrennungsführung auf. Das Buch wendet sich an Ingenieure in der industriellen Entwicklung sowie an Wissenschaftler in der Forschung. Studenten in der Spezialisierung finden einen reichen Fundus zur Erläuterung der Theorie und ihrer praktischen Umsetzung. Für die Entwicklung und Beurteilung von Brennkammern und Feuerungssystemen ist das Buch ein wertvolles Referenzwerk.
Professor Joos ist nach langer praktischer Tätigkeit in der Industrie auf den Lehrstuhl für Energietechnik der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg gewechselt, wo er das Laboratorium für Strömungsmaschinen leitet. Seine Forschungen zur Verbrennungsmodellierung und Optimierung von Komponenten der Strömungsmaschinen tragen wesentlich zur Weiterentwicklung der Technologien bei.
ISBN 3-540-34333-4
springer.de
Sachverzeichnis
AAarhus-Protokoll 873
Abfallverbrennungsanlage 894
Abgas
- feucht 93
- trocken 93
Abgasrezirkulation 834
Abgasrückführung 610, 691, 834
Abgastemperatur 78
Absetzkammer 719
Absorptionsmethode 855
adiabate Flammentemperatur 79
Adsorption 130, 134
Aerosole 592
Agglomeration 620
AIC 751
Air-Blast-System 641
aktive Stabilitätskontrolle 753
Alkane 16
Alkene 16
Alkohole 22, 40, 41
Aromate 17, 22
Asche 26
Aschebildner 532
Aufheizzeit 464
Aufschwellen 546
Ausblasrate 804
Autoklav 64
BBacharach 854
Basset-Kraft 487
Bildungsenthalpie 67
Bimolekulare Reaktionen 116
BImSchG 703, 885
Biogase 40
Bio-Kraftstoffe 23
Biomasse 31, 678
Blausäure 606
BML-Modell 428
Borghi-Diagramm 417
Braunkohle 25
Brennkammerverluste 643
Brenn verlauf 811
Brennwert 80
Bruttoinlandsprodukt 3
- Bruttoreaktion 111, 112
BTU 33
Bundes-Immissionsschutzgesetz 867
Burga-Matrix 166
Burke-Schumann-Diagramm 326
CCarbon Burnout Kinetic model 562
Cetan-Zahl-CZ 21
Chemilumeneszenz 845
chemische Potential 72
chemisches Gleichgewicht 114
chromatographische Verfahren 852
C02 -Äquivalent 872
C02 -äquivalente Emissionen 725
CO-Emission 615
computer assisted reduction
- mechanism 186
Conditional Moment Closure
- Modell 376
Curl-Modell 398
Dd2 -Gesetz 467
Damköhler-Zahl 418, 582
Davy sehe Sicherheitslampe 214
Deflagration 217, 268
Deposition 592
Desonax-Verfahren 713
Desorption 130
Detonation 217, 266
Detonationsgeschwindigkeit 267
differentielle Methode 540
Dimethylether 23
direkte numerische Simulation 346, 831
diskrete Ordinaten Methode 542
diskretes Übertragungsmodell 544
Dispersion 484, 496
Dissipationsgeschwindigkeit 385
Dissoziation 83
Distickstoffoxid 598, 606
Drallbrenner 565
Drallparameter 205
Drei-Wege-Katalysator 716
Druckkraft 487
Druckpulsation 737
Druckzerstäuber 437, 641
Durchbrennfunktion 811
EEddy-Break-Up-Modell 828
Eddy-Dissipations-Modell 374
Eigenvektoren 165
Eigenwerte 165
Ein-Gleichungs-Modell 358
Elektrofilter 720, 721
Elementarreaktion 111, 112, 115
Elementarreaktionen 151
Element-Erhaltungsgleichung 345
Elementmassebruch 322, 346
EMEP-Protokoll 869
Emission 591
Emissionsindex 864
Empfindlichkeitsanalyse 160
Energiebilanz 345
Energiekaskade 332
Energiespektrum 332
Energiewirtschaft 1
Entgasung 546
Entropiewelle 740
Entschwefelungsanlagen 712
Entstickung 714
Entstickungsanlagen 712
Erdgas 29
Erdöl 28
Ester 23
Ether 24, 41
Euler-Euler-Modelle 492
Euler-Euler-Verfahren 537
Explosion 217
FFavre-Mittelung 353
Feinstaub 592, 719, 857
Fenimore-NO 598, 605
Festtreibstoffe 45fett-mager-Stufung 689
Fett-Magerverbrennung 650
Feuchtigkeitskorrektur 864
Filmdiffusion 140
Filtermethode 854
Finite-Rate-Chemistry-Modell 375, 377
Finite-Volumen-Methode 543
Flame Surface Density Modell 376flameless oxidation 611
Flamelet-Bereich 418
Flamelet-Generated-Manifold 185
Flamelet-Gleichung 385
Flamelet-Modell 386, 828
Flammendicke 301
Flammenfront 201
Flammenfrontoberflächendichte 425
Flammengeschwindigkeit 278, 301, 303
Flammengeschwindigkeit von Kohlestaub 531
Flammeninstabilität 738
Flammen-Ionisations-Detektor 847
Flammenlänge 316
Flammenlöschung 616flammenlose Verbrennung 611
Flammenübertragungsfunktion 758
Flammhalter 203
FLOX® 612
flüchtige Bestandteile 528
Fluidic-Stellglieder 763flüssige Erdölprodukte 33
Flüssiggas 30, 38
Fokker-Planck-Gleichung 394
Formaldehyde 596fotometrische Staubgehaltsmessung 855
freie Energie 72
freie Gibb 'sehe Enthalpie 72
Fremdzündung 219
Funkenzündung 225
GGasturbinenbrennkammern 633
Gaswäsche 727
Generatorgas 30
genetische Algorithmen 188
Genfer UNECE-Konvention 868
Genfer-Protokoll 871
Gesamtdruckverhältnisse 583
gesättigte Kohlenwasserstoffe 18
Gewichtskraft 486
G-Gleichung 423
Gleichgewichtsbedingung 11
Gleichgewichtskonstante 75
Gleichgewichtsreaktion 114
Gleichgewichtszusammensetzung 78
Göteborg-Protokoll 873
Gravimetrie 853
Großfeuerungsanlagen 890
HHalteflamme 209
HBTU 33
Heizöl El 28
Heizwert 33, 80
Helmholtz-Resonatoren 750
Helmholtzschwingung 742
Helsinki-Protokoll 870
Hess'scher Satz 67
Heterogene Reaktion 129
Hochofengichtgas 30
Hohlkegeldüsen 437
IIEM-Modell 398
Immediatanalyse 24
Impedanz 749
Induktionszeit 231
Inertgas 222
Infrarotanalysator 845
integrales Längenmaß 332
Intermittenz 364
intrinsische niedrigdimensionale Mannigfaltigkeit 177
IR-Fotometer 850
irreversibel 51
Isooctan 19
JJacobi-Matrix 166
Kk-co-Modell 360
k-8-Turbulenzmodell 358
Kalorimeter 65
Karlovitz-Zahl 418
Kaskadenimpaktor 858
Katalysator 129, 683
katalytische Verbrennung 682
Kavitation 438, 450
Keimbildung 620
Kelvin-Helmholtz-Instabilität 441
Keramikfilter 722
Ketone 24
Kleinfeuerungsanlagen 889
klimarelevante Treibhausgase 872
klimawirksame Gase 725
Klopfverhalten 19
Knudsen-Diffusion 143
Knutsen-Diffusionskoeffizient 562
Koagulation 620
Kohlefeuerungen 520
Kohlendioxid 595
Kohlenmonoxid 594, 615
Kohlenwasserstoffe 595
Kohlestaub 524
Kohleverbrennung 689, 693
Kohlevergasung 728
Kohlezündung 254
Kokereigas 34
Koksabbrand 528
Koksausbrand 548
Kolmogorov-Längenmaß 332
Kolorimetrie 851
Konduktometrie 851
konservativer Skalar 346
Konvektion 785
konvektiver Wärmetransport 538
Konversion 598, 608
Kraftstoffe 28, 41
kritische Wärmemenge 586
Kühlfilm 801
Kühlfilmeffektivität 802
Kühlverfahren 776
Kyoto-Protokoll 871
LLachgas 606
Langmuir-Adsorption 134
Large-Eddy-Simulation 349, 831
laser induced incandecence 624
LBTU 33
Le Chatelier 71
Lean Direct Injection 650, 672
Lean Jet® 680
Lean Premixed Pre vaporized 655
Los-Angeles-Smog 595
Löschabstand 214
LTO-Zyklus 656, 875
Luftschadstoffe 593
Luftzerstäuber 641
MMagerkonzept 655
Magerverbrennung 650
Mannigfaltigkeit 178
Markov-Prozess 394
Massenkraft 487
Massenwirkungsgesetz 75
MBTU 33
Mehrphasenströmungen 481
Mehrstufen-Zündung 234
Membrantechnologien 729
Mindestzündenergie 225
Mischluftlöcher 634
Mischung 652
Mischungsbruch 323
Mischungsbruchmodell 375, 380
molekulare Mischung 396
Momentenmethode 540
Monte-Carlo-Verfahren 399, 539
NNachverbrennung 675
Naphta 39
Naphtene 21
Nassentschwefelung 713
Nasswäscher 720
Navier-Stokes'sche-Gleichung 344
Netzwerke 762
neuronales Netzwerk 193
nichtleuchtende Gase 779
nicht-vorgemischte Flammen 313
NNH-Radikal 598, 607
N-Reaktionsmechanismus 694
Nyquist-Kriterium 763
OOberflächenreaktionen 130
Oberflächenwachstum 620
Oelfeuerungen 520
Ohnesorge-Zahl 641
Oktan-Zahl 19
Olfaktometrie 853
Oslo-Protokoll 871
Ozon 595
PPAK 595
Paraffine 16
paramagnetischer Analysator 847
Particulate Matter 857
partielles Gleichgewicht 171
Partikelstrahlung 785
pattern factor 644
PDF-Modell 830
PDF-Transportgleichung 394
Photooxidantien 595
Pilotflammen 654
Plattenkatalysatoren 715
Polymethylester 23
Polyzyklische Aromate 22
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe 618
Porendiffusion 143
präexponentieller Faktor 125
Prandtl'sehen Mischungslängen-Ansatz 357
presumed PDF 428
presumed-PDF 380
Primärenergie 7
Primärenergieverbrauch 2
Primärmaßnahmen 711
Primärzerfall 819
Prinzip des kleinsten Zwangs 71
profil factor 644
Profilrelaxation 438
Prompte NO-Bildung 598, 605
Pyrolyse 255, 527, 528
QQuasistationaritätsannahme 158
RRadikalkettenmechanismen 119
Random Pore Model 563
rapid mixing concept 672
Rauchgasentschwefelung 712
Rauchmessung 853
Rayleigh-Kriterium 738, 757
Rayleigh-Linie 585
Rayleigh-Mode 441
Reaktionsenthalpie 66
Reaktionsflussanalyse 174
Reaktionsfortschrittsvariable 180, 423
Reaktionsgeschwindigkeit 110
Reaktionsmechanismus 151
Reaktionsordnung 113
Reaktionspfad 164
reaktiver Skalar 345
Reburn 689
Reduktionsverfahren 156
regenerativer Brennstoff 678
Relaxationszeit der Partikel 534
reversibel 51
Reynolds-gemittelte
- Erhaltungsgleichung 354
Reynoldsspannungs-Modell 360
Ringbrennkammern 638
Rippen 800
Rippenwirkungsgrad 800
Rohrbrennkammer 637
Rohrringbrennkammer 637
Rosin-Rammler-Verteilung 453
Rostfeuerung 523
Rückschlagsicherung 214
Ruheentropie 580
Rührreaktor 419
Ruß 619
Rußbildung 625
Ruß Vorgänger 618
SSauerstoffbedarf 88
Sauerstoffmenge 87
Sauter Mean Diameter 454
Sauterdurchmesser 640
Schlacke 26
Schließungsproblem 356
Schmelzfeuerung 525
Schwebstaub 593, 857
Schwefeldioxid 592
Sekundärmaßnahmen 711
Sekundärzerfall 444, 819
Selbstzündgrenze 221
Selbstzündung 262
selektive katalytische Reduktion 715
selektive nichtkatalytische Reduktion 715
Sensitivitätsanalyse 160
Shift-Reaktion 36
skalare Erhaltungsgleichung 345
Sofia-Protokoll 870
Sommer-Smog 595
Spalding-Transfer-Zahl 466
Spaltgas 30
Sprayverbrennung 509, 511
Standard-Entropie 70
Standardzustand 66
Start-Landezyklus 875
statisches Druckverhältnis 583
statisches Temperaturverhältnis 583
statistische Unabhängigkeit 368
Staub 592, 718
Staukörper 203
stehende Wellen 742
Steinkohle 25
Stickoxide 594
Strahlen-Spur-Modelle 543
Strahlmodellierung 818
Strahlungsaufheizung 528
Strahlungseinfluss 538
Strahlzerfall 437, 448, 818
Strahlzerfallsbereiche 445
Summenbrennverlauf 811
super-equilibrium-concentration 604
Swirlnumber 205
Synfuel 40
Syngase 37
synthetische Kohlenwasserstoffe 680
synthoil 40
TTabellenerstellung 188
TA-Luft 891
Taylor Analogy Breakup 460
Taylor-Längenmaß 334
Taylor-Mode 441
Temperaturprofil 643
thermische Blockierung 586
Thermische NOx-Bildung 598, 601
thermische Strahlung 777
Thermoakustik 738
thermodynamische Funktion 71
Thiele-Modulus 144
Totaldruckabfall 584, 642
Totaldruckverhältnis 582
Totaltemperatur 580
Totaltemperaturverhältnis 583
Trajektorien 178
Transferfunktion 763
Transfer-Zahl 466
Transmission 591
Treibstoffe 45
Trimolekulare Reaktionen 116
Trockenadditiv-Verfahren 712
Trockenfeuerung 524
Tropfenverdampfung 463
Tropfenzerfall 818
Trübungsmessung 855
Tuchfilter 720
Turbulatoren 790
Turbulent Flame Speed Closure 427
turbulente Flammengeschwindigkeit 335
turbulente Mischung 396
Turbulenzmodelle 356
Turbulenz-Reynoldszahlen 333
Uueberhitztes Einspritzen 451
Umkehrringbrennkammer 638
Umweltveträglichkeitsprüfungsgesetz 896
ungesättigt 18
Unimolekulare Reaktionen 116
unverbrannte Kohlenwasserstoffe 616
UV-Absorption 848
UV-Fluoreszenz 848
VVerbrennungsbombe 64
Verbrennungsluftbedarf 89
Verdampfungswärme 81
Vereinfachung
- Reaktionsmechanismen 156
Verrippung 799
Verzugszeit 757
Vibe-Ersatzbrennverlauf 815
vorgemischte Flamme 416
Vortex-Breakdown-Instabilität 748
WWabenkatalysatoren 715
Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 364, 368, 379, 383
Wahrscheinlichkeitsfunktion 375, 393
Wärmedämmschicht 788
Wärmedurchgang 798
Wärmeleitung 787
Wärmestrahlung 777
Wärmeübertragung 775
Waschverfahren 712
Wasserstoff 40, 677
WAVE-Modell 460
Weber-Zahl 641
Wellman-Lord-Verfahren 713
Widerstandskraft 485
Wirbelschichtfeuerung 691
Wirbelzerfallsmodell 376, 422
ZZeitskalen 166, 177
Zeldovich-NO 598, 601
Zerstäubung 436
Zufallsvariablen 393
Zündgeschwindigkeit 278
Zündgrenzen 200, 218
Zündtemperatur von Kohlepartikeln 529
Zündung 217
Zündungstemperatur 220
Zündverzugszeit 231, 651
Zündvorgänge 257
Zündwilligkeit 200
Zustandsänderung 51
Zwei-Gleichungs-Modelle 358
zyklische Kohlenwasserstoffe 17
Professor Dr.-Ing. Franz Joos
Helmut-Schmidt-Universität
Universität der Bundeswehr Hamburg
FB Maschinenbau, Energietechnik
Holstenhofweg 85
22043 Hamburg, Germany
joos@hsu-hh.de
Prof. Dr.-Ing. Franz Joos studierte von 1975 bis 1980 Maschinenbau an der TU München. Er promovierte 1984 mit einer Arbeit über Thermoakustik bei Prof. Dr.-rer. nat. D. Vortmeyer am Institut für Thermodynamik B der TU München. Von 1984 bis 1993 war Prof. Joos bei der MTU Aero Engines München verantwortlich mit der Auslegung von Flugtriebwerksbrennkammern beschäftigt. Von 1993 bis 1999 entwickelte er verantwortlich bei ABB Kraftwerke AG, der jetzigen Alstom Power Ltd. die Brennkammern einer Familie stationärer Gasturbinen. Von 1999 bis 2001 besetzte Prof. Joos die Professur für Thermodynamik, Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen im Fachbereich Fahrzeugtechnik der FH Köln. Seit 2001 hat er die Professur für Energietechnik an der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg inne und leitet dort das Laboratorium für Strömungsmaschinen. Schwerpunkt der Forschung ist die Verbrennungsmodellierung und die Optimierung von Komponenten der Strömungsmaschinen.
