Gegenstrom-Diffusionsbrenner

Ziel
Diffusionsflammen, bei denen Brennstoff und Luft räumlich getrennt der Brennkammer zugeführt werden und sich durch Diffusion eine zündfähige Mischung bildet sind aus Sicherheitsgründen in technischen Anlagen weit verbreitet. Darüber hinaus liefern Messungen in Diffusionsflammen in der Forschung wertvolle Erkenntnisse im Hinblick auf Optimierung von Verbrennungsvorgängen und für die Bereitstellung von Messdaten zur Validierung von Simulationsrechnungen.
Ziel unserer Arbeiten ist die optische Diagnostik von speziellen Gegenstrom-Diffusionsflammen bei Atmosphärendruck, bei denen Brennstoff und Luft im Gegenstrom geführt werden und sich in einer optisch zugänglichen Brennkammer eine räumlich stabile Flamme im Staupunktbereich beider Gasströme ausbildet. Mittels laserspektroskopischer Verfahren und klassischer Emissionsspektroskopie sollen die Temperatur der Flamme, Konzentrationen von Minoritätenspezies sowie die spektral aufgelöste Chemilumineszenz der Flammen räumlich aufgelöst bestimmt werden.

Verfahren
Der Brenner besteht aus einem quadratischen Strömungskanal worin ein von vier Lüftern bereitgestellter Luftstrom von unten nach oben in die auf allen vier Seiten mit Quarzfenstern optisch zugängliche Brennkammer geführt wird. Dort trifft er auf den Brenngasstrom, der aus einem porösen Sinterzylinder entlang einer 10 mm breiten Öffnung nach unten austritt. Brenngase (CH4, H2) und zusätzliche Hüllströme (N2) werden durch Massenflussregler dosiert; für den Brennerkopf und Gasableitbleche sind Wasserkühlungen vorgesehen.
Optische Temperaturmessungen erfolgen über die Auswertung von Anregungsspektren der laserinduzierten Fluoreszenz (LIF) von NO, das dem Luftstrom in kleinen Mengen (100–500 ppm) zugegeben wird. Hierbei kommen ein abstimmbarer KrF Excimer-Laser und eine intensivierte CCD-Kamera zum Einsatz. Mittels LIF werden auch OH und Formaldehyd räumlich aufgelöst nachgewiesen, während die Chemilumineszenz der Flammen mit einem Spektrometer erfasst wird.

Kontakt
apl. Prof. Dr. Thomas Dreier, Tel.: +49 (0)203 379 8072, IVG