Das Projekt "Einfluss einer pulsierenden Stroemung auf das Foulingverhalten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Verfahrens- und Kerntechnik durchgeführt. In vielen Waermeaustauschern findet eine unerwuenschte Belagbildung, auch Fouling genannt, auf den waermeuebertragenden Flaechen statt, die durch unterschiedliche Mechanismen bedingt sein kann (z.B. chemische Reaktion, Sedimentation von Feststoffen oder Kristallisation). Diese Belagbildung fuehrt zu einer drastischen Erhoehung des Waermedurchgangswiderstandes und damit zu einem Leistungsverlust des Waermeuebertraegers. Die Anstrengungen zur Vermeidung bzw. Verminderung des Foulings von Waermeaustauscherflaechen fuehren nur selten und dann nur durch den Einsatz erheblicher Mittel zum Erfolg. Die bisherigen wissenschaftlichen Untersuchungen ueber die Belagbildung beschraenken sich alle auf stationaere Betriebsbedinungen. Sie haben gezeigt, dass neben anderen Groessen, die Stroemungsgeschwindigkeit entscheidenden Einfluss auf das Foulingverhalten hat. Hoehere Geschwindigkeiten bewirken aufgrund der groesseren Schubspannung zwischen Fluessigkeit und Foulingschicht eine staerkere Feststoffabtragung und damit eine Verringerung der Verschmutzung. Dieses Forschungsvorhaben hat zum Ziel, den Einfluss momentaner Stroemungsbeschleunigungen und -verzoegerungen einer pulsierenden Stroemung auf die Belagbildung durch Kristallisation bzw. Sedimentation und damit auf die Waermeuebertragung zu untersuchen. Hierbei werden verschiedene Oberflaechenstrukturen, die zusaetzliche Turbulenzen und damit eine Schubspannungserhoehung an der Foulingschichtoberflaeche bewirken, eingesetzt. Dabei ist zu pruefen, ob der durch die hoehere Turbulenz verbesserte Stoffuebergang bei der Kristallisation durch die schubspannungsbedingte erhoehte Abtragung aufgewogen wird. Eine am Institut entwickelte Modellvorstellung zu den Ablagerungs- und Abtragungsmechanismen von Foulingschichten bei stationaeren Betriebsbedingungen soll auf pulsierende Stroemungen erweitert und mit den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen verglichen werden.
Das Projekt "Haftfestigkeit von Kristallschichten auf niederenergetischen Waermeuebertragungsflaechen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Verfahrens- und Kerntechnik durchgeführt. Kristalline Ablagerungen, die sich beim Betrieb von Waermetauschern mit salzhaltigen Fluessigkeiten an der Waermeuebertragungsflaeche bilden koennen, bezeichnet man als Foulingschichten. Diese fuehren zu einem Anstieg des Waermedurchgangswiderstandes. Durch Einstellen optimaler Betriebsbedingungen kann man der Bildung dieser Foulingschichten entgegenwirken. Voraussetzung hierfuer ist, dass der Foulingvorgang in seinen Einzelheiten beschrieben werden kann. Nachteil aller bekannter Ansaetze ist, dass bisher nur der Zustand des Wachsens der Kristallschichten und deren Abtrag durch die Fluessigkeitsstroemung beruecksichtigt wird. Die wichtige Induktionszeit, die vergeht bis sich die ersten Kristalle an der Waermetauscheroberflaeche anlagern, um dann zu einer kompakten Schicht zusammenzuwachsen, entzieht sich bisher jeder Voraussage. Waehrend der Induktionsphase spielt die Haftfestigkeit zwischen den Kristallen und der Waermetauscherwand die entscheidende Rolle. Sie kann insbesondere durch die Materialwahl der Waermeuebertragungsflaeche beeinflusst werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird der Einfluss verschiedener Oberflaechenmaterialien, die auf den Werkstoff in aeusserst duennen Schichten (Keramik-, PTFE- und amorphe Kohlenwasserstoff-Schichten) aufgebracht werden, auf den Beginn des Wachsens von Foulingschichten untersucht. Die Oberflaechenmaterialien muessen sehr niederenergetisch sein, um eine Verlaengerung der Induktionszeit zu erreichen. Ziel ist die Entwicklung eines physikalischen Modells zur Berechnung der Induktionszeit in Abhaengigkeit von den Werkstoffparametern.
Das Projekt "Verbrennungssimulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Thermodynamik und Technische Gebäudeausrüstung, Professur Technische Thermodynamik durchgeführt. Das Projekt hat die dreidimensionale Modellierung von stationaeren technischen Verbrennungsvorgaengen zum Inhalt. Hauptgegenstand ist das Ablaufen komplizierter chemisch-kinetischer Reaktionsmechanismen unter den Bedingungen turbulenter Stroemungen. Praktischer Hintergrund sind die in Verbrennungsabgasen enthaltenen schaedlichen Bestandteile, deren umweltvertraegliche Hoechstmengen um Groessenordnungen niedriger sind als die Abgasmenge selbst. Deren Auftreten soll mit verbesserter relativer Genauigkeit modelliert werden koennen. Weltweit wird die Modellierung solcher Abgasbestandteile, wie z.B. Kohlenmonoxid, noch nicht befriedigend geloest. Zum Beheben dieses Defizites sollen Beitraege geleistet werden. Die Taetigkeit im Projekt tangiert Probleme der chemischen Kinetik, der Mechanik turbulenter Stroemungen und des Hochleistungsrechnens.