Atmosphärischer Verbrennungsprüfstand für flüssige Kraftstoffe mit besonders großer, optischer zugänglicher Brennkammer
Die hervorragende optische Zugänglichkeit erlaubt mit den installierten Kamera- und Lasersystemen auch die Untersuchung und Vermessung von längeren Flammen und Reaktionszonen.
Das Institut verfügt über mehrere atmosphärische Verbrennungsprüfstände, die sowohl für die Untersuchung von Brennkammersystemen unter realen Betriebsbedingungen als auch für die Untersuchung spezifischer Phänomene genutzt werden. Der Aufbau der Prüfstände unterscheidet sich deshalb in wesentlichen Punkten.
In den atmosphärischen Verbrennungsprüfständen werden zum einen Mikrogasturbinen-Brennkammersysteme unter realen Eintrittstemperaturen untersucht und hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens charakterisiert. Die Prüfstände werden aber teilweise auch so konfiguriert, dass mit einer bestimmten Konfiguration aus Brenner und Düsen Verbrennungsphänomene sehr detailliert untersucht werden können. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Entwicklung und Optimierung von Brennerkonfigurationen, die in weiteren Schritten dann bei erhöhtem Druck untersucht werden.
Der Aufbau der Prüfstände unterscheidet sich deshalb in wesentlichen Punkten: Die für die Verbrennung verwendete Luft wird oft elektrisch aufgeheizt, um die reale Brennkammereintrittstemperatur der abgebildeten Gasturbine zu erreichen. Das können wenige 100 °C bis hin zu 800 °C im Falle einer rekuperierten Mikrogasturbine sein. Als Brennstoffe werden Erdgas, Kerosin, Methanol und weitere Gase wie beispielsweise Wasserstoff, Synthesegase oder Holzgas eingesetzt. Die Verbrennungsreaktion findet dann an allen Prüfständen in einer optisch zugänglichen Brennkammer statt. Hier sind die Brennkammerwände nicht aus Metall, sondern aus Quarzgläsern, sodass die Flamme genau beobachtet und untersucht werden kann.
Zur Basisausstattung bei der Messtechnik gehören neben verbauten Thermoelementen und Drucksensoren in der Regel eine Abgasanalytik zur Erfassung von Schadstoffen, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid sowie eine OH*-Chemilumineszenz Kamera zur Erfassung der Form, Ausbreitung und Lage der Flammenform. Je nach wissenschaftlicher Fragestellung kommen zusätzlich zahlreiche weitere optische oder Laser-basierte Messverfahren zur Anwendung. Für diese detaillierteren Studien kommen zumeist Brenner mit einer typischen Leistung von 10 - 50 kW zum Einsatz, und zwar in Jet- wie auch Drall-stabilisierten Konfigurationen.
