Das Projekt "New insights into precipitation development as affected by novel investigations on the limitation of large raindrops' sizes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Department Troposphärenforschung durchgeführt. To the ultimate goal to improve precipitation forecasts a basic mechanism limiting the size of large raindrops (collision-induced breakup), which has been examined in the very past by very few laboratory experiments only, is re-investigated. Its effect is estimated by numerical studies using a cloud-resolving operational weather forecast model of the German Weather Service. The studies are partitioned into two parts: At first numerical experiments with an advanced fluid-dynamics code were performed where the collision and the breakup of colliding large (rain)drops are followed in greatest detail. They will be checked by according laboratory experiments. The results provide characteristics whose values may depend on specific breakup modes if results of the few past experiments are confirmed. The new data will be used in a ID-rainshaft model. Besides equilibrium raindrop size spectra important in many fields related to precipitation physics as, e.g., in radar meteorology, the rainshaft model delivers basic values for deriving a (coarser) parameterization of breakup. Prom the latter values then a new parameterization of breakup is developed for operational applications. It will replace the traditional formulation which actually is part of a bulk cloudmicrophysical scheme running already in a cloud-resolving version of a weather forecast model of the German Weather Service. First sensitivity studies will be undertaken to assess the effect of the new data on the breakup process on precipitation.
Das Projekt "Steuerbare Druckzerstäuberdüsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Fachbereich 01 Ingenieurwissenschaften I durchgeführt. Anwendung/Zielgruppe: Zerstäuben von Flüssigkeiten bei veränderlichen Bedingungen, Rauchgasreinigung, Sprühtrocknung, Ölbrenner. Projektdarstellung: In vielen verfahrenstechnischen Anwendungsfällen, in denen üblicherweise einfache Druckdüsen eingesetzt werden, ist es wünschenswert, auf wechselnde Anforderungen flexibel reagieren zu können. Zur Steuerung der Druckzerstäuberdüse wird der Gesamtstrom auf zwei Teilströme aufgeteilt und einer Dralldüse zugeführt. Die Drallkanäle in der Düse weisen unterschiedliche Strömungsquerschnitte auf. Wird der Gesamtstrom nur in die Kanäle mit den kleinsten Öffnungen geleitet, so entstehen kleine Tropfen. Nutzt man alle Drallkanäle und damit die größte wirksame Eintrittsflache in die Drallkammer, so erhält man größere Tropfen. Die Tropfengrößen können durch ein Ventil stufenlos variiert werden. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit Wasser durchgeführt. Die Tropfengrößenverteilungen wurden mit einem Laser-Beugungs-Spektrometer gemessen. Es konnte experimentell nachgewiesen werden, dass bei einem Volumenstromverhältnis von 1:4 der Zerstäubungsdruck und damit die Tropfengröße konstant gehalten werden kann. Andererseits wurde auch nachgewiesen, dass bei konstantem Volumenstrom die Tropfengröße variiert werden kann. Die Zerstäubungstechnologie kann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn auf unterschiedliche Anforderungen reagiert werden muss (Produktzusammensetzung, Schwankungen der Betriebsparameter) oder die Zielgrößen verändert werden sollen (Tropfengröße, Durchsätze). Die neue Technologie ermöglicht es, die Veränderungen ohne Düsenwechsel vorzunehmen. Wichtige Einsatzmöglichkeiten sind: - Sprühtrocknung; - Rauchgasreinigung; - Gaswäsche; - Absorption; - Verbrennung von Flüssigkeiten.
Das Projekt "Teilprojekt: Verfahrens- und werkstofftechnische Entwicklung eines Hochrotationszerstäuberkonzeptes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist, einen Hochrotationszerstäuber zu entwickeln, der durch seine werkstofftechnische Gestaltung und durch sein verfahrenstechnisches Konzept ein Minimum an Energieeintrag bei gleichzeitiger Steigerung der Lackierungsqualität verspricht. Die wissenschaftlichen Ziele des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik (IMVT) sind die Entwicklung von Rechenmodellen zur Vorhersage der Tropfenbildung und Tropfenbewegung bei der Lackierung von Oberflächen mit Hochrotationszerstäuber sowie die messtechnische Erfassung der Tropfengröße, des Tropfengrößenspektrums und den Strömungsverhältnissen an der Abrisskante der Zerstäuberglocke. Bei den messtechnischen Untersuchungen steht die Ermittlung der Strahlkontur, Zerfallslänge und Tropfengröße im Vordergrund des Vorhabens. Mit den weiteren Untersuchungen zur Tropfenbewegung in der Gasphase und zum Tropfenspektrum durch Parameterstudien dienen die Experimente der Erarbeitung von Auslegungsgrundlagen zur Erhöhung des Auftragswirkungsgrades bei der Reduzierung des Energieaufwands. Das wissenschaftliche Ziel des Instituts für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre (IMWF) stellt die beanspruchungsgerechte Gestaltung eines Hochrotationszerstäubers dar. Hierzu werden Betriebszustände, Beanspruchungen und Materialverhalten analysiert um mit Hilfe moderner Simulationswerkzeuge und umfangreicher experimenteller Validierung Anforderungen an Materialwahl und Design abzuleiten. Neben Strukturbetrachtungen erfolgt zudem eine dedizierte Betrachtung des Verschleißverhaltens unterschiedlicher Konstruktionswerkstoffe in Feststoffsuspensionen.