HBK-S Hochdruckbrennkammerprüfstand mit aufgebauter Lasermesstechnik
Mithilfe optischer Lasermesstechniken lassen sich unterschiedliche Messungen in der Flamme durchführen, welche mittels anderer Messtechniken nicht möglich sind. Beispielsweise können die Konzentrationen einzelner Spezies oder das Strömungsfeld vermessen werden.
Die Umstellung von stationären Gasturbinen und Flugzeugantrieben auf den Betrieb mit nicht-fossilen Brennstoffen wie Wasserstoff oder Brennstoffen aus Power-to-Liquid-Prozessen ist nicht nur ein wichtiger Baustein der Energiewende, sondern auch Gegenstand unserer aktuellen Forschung.
Dafür fahren wir mehrgleisig: Wir entwickeln zum einen optische, laserbasierte und konventionelle Messmethoden an Sprays, atmosphärischen Brennern und Hochdruck-Verbrennungsprüfständen und erzeugen unter definierten Bedingungen Validierungsdatensätze für die Verbrennungssimulation. Das dabei gewonnene Verständnis der Verbrennung in Gasturbinenbrennkammern sowie der komplexen Subprozesse nutzen wir dann im zweiten Schritt, um Verbrennungssysteme zur Anwendung in stationären Gasturbinen und Flugzeugantrieben stetig weiter zu verbessern.
Weiterentwicklung der jetstabilisierten Verbrennung
In unseren Projekten arbeiten wir an Verbrennungssystemen der nächsten und übernächsten Generation im Bereich von wenigen kW bis MW, deren Schadstoffemissionen bei hoher Last- und Brennstoffflexibilität weiter minimiert werden. Erkenntnisse aus Laborexperimenten transferieren wir in die Hochdruckumgebung, Fragestellungen aus industrieller Verbrennung bilden wir in vereinfachten Experimenten bei atmosphärischem Druck nach, um mit optischer Diagnostik Lösungen zu finden.
Im Mittelpunkt unserer Forschung steht die Weiterentwicklung der jetstabilisierten Verbrennung mit Rezirkulation, auch bekannt als FLOX®-Gasturbinenbrenner. Wir entwickeln dieses Konzept für flüssige und gasförmige Brennstoffe anwendungsorientiert weiter. Unser neues Brennkammerkonzept, das auf dem FLOX®--Gasturbinenbrenner basiert, erweist sich als ein vielversprechender Ansatz, um die Probleme zu lösen, die sich bei der Wasserstoffverbrennung aufgrund der hohen Reaktivität ergeben.
FLOX®-Brenner
Frontaler Blick in einen jetstabilisierten Gasturbinenbrenner: Die zwölf auf einem Kreis angeordneten Öffnungen sind die Austritte der Brennstoff-Luft-Jets.
Maßgeschneiderte Messmethoden für industrielle Brenner
Der Abteilung steht eine Reihe von atmosphärischen und Hochdruck-Verbrennungsprüfständen mit optisch zugänglichen Brennkammern von wenigen kW bis zu über 1 MW Leistung zur Verfügung, in denen wir die Abläufe von technischen Verbrennungsprozessen mit modernen optischen und Lasermessverfahren untersuchen. Diese Messverfahren arbeiten störungsfrei, mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung und können im Lichtschnittverfahren auch zweidimensionale Verteilungen visualisieren.
Deshalb ist die Weiterentwicklung moderner Lasermessmethoden für Verbrennungsprozesse sowie der Spraydiagnostik einer unserer wichtigsten Schwerpunkte. Diese maßgeschneiderten Messmethoden setzen wir auch im Auftrag von Projektbeteiligten und Kunden aus der Industrie ein, um das Verbrennungsverhalten industrieller Brenner zu charakterisieren und die Systeme individuell zu optimieren.
Gasfilmdüse mit Laser
Lasermessverfahren werden für eine Vielzahl an Experimenten in der Verbrennungsforschung verwendet.
