Das Projekt "Untersuchung der Luftansaugung bei Mehrfachinjektoren unter dem Einfluss des Brennraumes und der Brennererwaermung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Eine grosse Zahl der auf dem heutigen Markt vertretenden Gasgeraete ist mit atmosphaerischen Brennern (Injektorbrennern) ausgeruestet. In den letzten Jahren hat sich die ueberstoechiometrische Vormischung bei den Injektorbrennern durchgesetzt; denn eine schwach ueberstoechiometrische Verbrennung ist im Hinblick auf die Reduzierung entstehender NOx-Emissionen aufgrund der Vermeidung einer diffusiven Nachverbrennung sowie zur Erzielung hoher energetischer Wirkungsgrade erfolgversprechend. Die Primaerluftzahl solcher Injektorbrenner liegt hierbei in einem Bereich von n = 1,0-1,4. Ein typischer Vertreter ist der Wasserheizerbrenner, er besteht in der heutigen Bauform meist aus einer groesseren Zahl von nebeneinander angeordneten Mehrfachinjektoren. Die Luftansaugung von Mehrfachinjektoren unter dem Einfluss des Brennkammergegendruckes und einer Brennerkopfkuehlung wurde experimentell untersucht und theoretisch beschrieben. Dazu wurden Parameterstudien durchgefuehrt, die den Einfluss der Druckverhaeltnisse und des Waermeuebergangs durch Konvektion, Leitung und Strahlung ausserhalb und innerhalb des Brenners und dessen Umgebung auf die gesuchte Primaerluftzahl des Injektors zeigen sollen. Des weiteren wurde eine Einflussgroessenanalyse durchgefuehrt. Die vorhandene Berechnungsmethode fuer Einzelinjektoren wurde auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse so erweitert, dass die Primaerluftzahl auch fuer Mehrfachinjektoren zuverlaessig bestimmt werden kann. Die Untersuchungen bezueglich der Luftansaugung von Mehrfachinjektoren im Freibrand wurden durchgefuehrt und die Berechnungsmethode auf diese Faelle erweitert. Die eingesetzten Brenner sind Wasserheizerbrenner, die als Zwei- bzw. Dreifachinjektoren ausgefuehrt sind. Die Uebereinstimmung zwischen der Berechnung und der Messung ist gut. Die Brennnkammer zur experimentellen Bestimmung des Einflusses der Brennerumgebung auf die Primaerluftzahl wurde fertiggestellt und die Messungen wurden vorgenommen.
Das Projekt "Ermittlung der Luftansaugung in Injektorbrennern unter Beruecksichtigung der Brennererwaermung und der Reibungswiderstaende bei laminarer und Uebergangsbereichstroemung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde das Problem der Luftansaugung in Injektorbrennern im Bereich laminarer und Uebergangsbereichstroemung und unter dem Einfluss der Brennererwaermung theoretisch und experimentell behandelt. Die aus den Messwerten erkannten physikalischen Vorgaenge wurden in Berechnungsansaetze umgesetzt und ausfuehrlich diskutiert. Auf Schwierigkeiten und Moeglichkeiten bei der praktischen Umsetzung der theoretischen Ansaetze zur Berechnung der Luftansaugung und Auslegung eines Injektorbrenners wurde hingewiesen. Die Gleichung fuer das Volumenstromverhaeltnis des kurzen, offenen Mischrohres wurde experimentell fuer einen grossen Bereich der Reynoldszahl an der Duese und mit verschiedenen Treibgasen, die die in der Praxis uebliche Spreizung abdecken, in ihrer Gueltigkeit bestaetigt. Fuer die bei einem verengten Mischrohr verringerte Luftansaugung wurde eine Beziehung abgeleitet, die experimentell durch eigene und Messergebnisse aus der Literatur bestaetigt wurde. Des weiteren wurden die bestehenden analytischen Berechnungsmethoden und ein neuer Ansatz zur Berechnung der Luftansaugung in Injektorbrennern dargestellt. Mit einem vereinfachenden neuen Ansatz wurde eine weitgehende Geometrieunabhaengigkeit erreicht. Als wesentlicher Einflussparameter stellte sich das Verhaeltnis der Mischrohrquerschnittsflaeche zu der Brenneraustrittsflaeche dar. Aus dem theoretischen Ansatz und den Messergebnissen an einer grossen Anzahl von Injektorbrennergeometrien ergibt sich eine von der Stroemung nahezu unabhaengige Luftansaugung. Ein neuer Loesungsansatz, der eine Proportionalitaet zum Volumenstromverhaeltnis im kurzen, offenen Mischrohr herstellt, fuehrt zu einem fuer jede untersuchte Geometrie konstanten Proportionalitaetsfaktor. Es wurde somit eine Moeglichkeit gefunden, auch in komplizierteren Injektorbrennergeometrien mit dieser Beziehung die isotherme Luftansaugung mit sehr guter Genauigkeit zu berechnen. Die Voraussetzungen fuer einen Einfluss bestimmter Brennergeometrien auf die Proportionalitaet zum kurzen, offenen Mischrohr wurden abschliessend anhand von Ergebnissen aus Parameteruntersuchungen diskutiert. Mit Hilfe der Stroemungssichtbarmachung konnten wichtige Schluesse im Hinblick auf den Einfluss der Brennergeometrie bezueglich der isothermen Luftansaugung gezogen werden. Die Untersuchung des Verlaufes des statischen Druckes entlang eines Stabbrenners im Kalt- und Heissversuch lieferte ebenfalls Hinweise auf die Art der Stroemung und auf den wichtigsten Einflussparameter an einem Injektorbrenner, die Austrittsflaeche.