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Entwicklung eines Geraetes zur On-Line-Probenahme und Messung von Tropfgroessenverteilungen in stroemenden Gasen

Das Projekt "Entwicklung eines Geraetes zur On-Line-Probenahme und Messung von Tropfgroessenverteilungen in stroemenden Gasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Bei einer Vielzahl von verfahrenstechnischen Prozessen faellt Fluessigkeit in Form kleinster Tropfen (Nebel) entweder im Prozess selbst, z.B. zur Herstellung einer grossen Fluessigkeitsoberflaeche fuer den Stoffaustausch, oder als Emissionsprodukt an. Insbesondere als Emissionsprodukt enthalten die Troepfchen Schadstoffe, die nach Verdampfen der Fluessigkeit zur Luftverunreinigung beitragen. Der Erfassung, d.h. Messung der Tropfenkonzentration und der Tropfengroessenverteilung beim Verlassen der Quelle, kommt deshalb eine besondere Bedeutung zu. Am Institut fuer Mechanische Verfahrenstechnik und Umweftverfahrenstechnik wurde von S. Roethele eine Absaugsonde entwickelt, die sich ueber einen rechnergesteuerten Regelkreis selbstaendig auf die isokinetische Absaugung einstelft. Mit dieser Sonde lassen sich nicht nur verlaessliche, repraesentative Proben entnehmen, sondern die Probennahme laesst sich ohne das sonst noetige vofierige Ausmessen des Stroemungsprofils durchfuehren. Im Rahmen dieser Untersuchungen soIl ein Messgeraet entwickeft werden, das die Vorteile der automatischen Absaugsonde mit einer direkten On-line-Messung der Groessenverteilung und der Konzentration von Nebeltroepfchen verbindet. Zur Groessenmessung soll alternativ entweder ein Kaskadenimpaktor mit automatischer Messung der abgeschiedenen Fluessigkeitsmasse oder ein Streulichtverfahren in die Sonde eingebaut werden. In einer Variante soll eine geeignete Koppelung beider Messprinzipien als moegliche endgueltige Loesung untersucht werden. Schluesselworte: Kaskadenimpaktor, On-line-Probennahme, On-line-Messung, Tropfengroessenverteilungen, Streulichtmessung ,

Experimentelle Untersuchung der Stroemungsform im oberen Plenum eines Druckwasserreaktors waehrend eines Kuehlmittelverluststoerfalls

Das Projekt "Experimentelle Untersuchung der Stroemungsform im oberen Plenum eines Druckwasserreaktors waehrend eines Kuehlmittelverluststoerfalls" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Fachbereich Maschinenbau, Institut für Verfahrenstechnik durchgeführt. Druckwasserreaktoren stellen auch beim Verlust des Kuehlmittels keine Gefahr fuer ihre Umgebung dar. Sinkt im Primaerkreislauf eines Druckwasserreaktors der Druck infolge eines Kuehlmittelverlust-Stoerfalles. kommt es zum Verdampfen des Kuehlwassers im Bereich der Brennelemente. Es entsteht eine zweiphasige Stroemung, die durch das obere Plenum in Richtung des Leckes in der Hauptkuehlmittelleitung stroemt. Zur Auslegung der Notkuehleinrichtungen ist die Voraussage der Stroemung erforderlich. Zum Messen der hierfuer notwendigen Parameter wurde eine Versuchsanlage errichtet, in der ein Ausschnitt des oberen Plenums eines Druckwasserreaktors im Massstab 1:1 nachgebildet ist. Die zweiphasige Stroemung besteht aus Wasser und Luft. Die in der Anlage beobachteten Stroemungsformen sind abhaengig von den eingespeisten Volumenstroemen und reichen von der Tropfenstroemung bis zur stark durchmischten Sprudelschicht, die das gesamte Volumen der Messkammer einnimmt. Damit der Reaktorkern immer gekuehlt wird, ist es notwendig, dass im oberen Plenum kein Fluten eintritt, d.h. die Fluessigkeit immer nach unten zu den Brennstaeben abfliesst. Daher werden die Flutkurven der Anlage in Abhaengigkeit von den eingespeisten Volumenstroeme der Luft und des Wassers gemessen. Zur Charakterisierung der entstehenden Sprudelschicht wird der lokale volumetrische Fluessigkeitsgehalt mit einer Leitfaehigkeitssonde gemessen, die mit einer Vorrichtung an allen Orten in der Messkammer positioniert werden kann.

Entwicklung eines modalen Modells zur Beschreibung der Chemie und Physik von Wolken und Aerosolen und dessen Implementierung in das EURAD-Modellsystem zur Beschreibung aerosolbedingter Modifikationen des aktinischen Flusses

Das Projekt "Entwicklung eines modalen Modells zur Beschreibung der Chemie und Physik von Wolken und Aerosolen und dessen Implementierung in das EURAD-Modellsystem zur Beschreibung aerosolbedingter Modifikationen des aktinischen Flusses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Es soll ein moeglichst einfaches Modell zur Beschreibung der Modifikationen des atmosphaerischen Aerosols durch wolkenchemische Prozesse erstellt werden, das hinsichtlich des Rechenzeitbedarfs und der Genauigkeit fuer den routinemaessigen Einsatz im 3-D Transportmodell EURAD geeignet ist. Hierzu wird am IfT auf Basis des dort existierenden MADMAcS-Modells ein einfaches Wolkenmodell entwickelt und anhand eines Vergleichs mit dem spektralen Modell der BTU Cottbus evaluiert. Dieses Modell wird verwendet, um zu untersuchen, wie akkurat und wie aufwendig die Tropfengroessen- und Zusammensetzungsverteilung im Modell repraesentiert werden muss, um fuer wesentliche Groessen (Gasphasenkonzentrationen, Gesamtsulfatproduktion) fuer eine 3-D mesoskalige Modellierung hinreichend genaue Ergebnisse zu erzielen. Erste Ergebnisse suggerieren, dass mit 3 beweglichen monodispersen Wolkenfraktionen eine hohe Genauigkeit erreicht wird und dass bereits eine einzelne Fraktion Abweichungen unter 30 Prozent ergibt, was fuer mesoskalige Anwendungen akzeptabel ist.

Einfluss der Tropfengroessenverteilungen von Brennstoffduesen auf die Brennkammer-Abgasemissionen: Ueberpruefung und Anpassung chrakteristischer Zeitmodelle

Das Projekt "Einfluss der Tropfengroessenverteilungen von Brennstoffduesen auf die Brennkammer-Abgasemissionen: Ueberpruefung und Anpassung chrakteristischer Zeitmodelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Fakultät für Maschinenbau, Institut für Thermische Strömungsmaschinen durchgeführt. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens wurde der Einfluss der Brennstoffaufbereitung, d h der Tropfengroessen bzw Tropfengroessenverteilungen, auf die Brennkammer-Abgasemissionen untersucht. Dazu wurden umfangreiche Stroemungs-, Tropfengroessen- und Abgasmessungen an Modelldrallflammen und an einer Gasturbinen-Brennkammer durchgefuehrt. Die Messungen zeigen, dass das Emissionsverhalten wesentlich durch die Abstimmung von Zerstaeubung und Luftfuehrung beeinflusst werden kann. Mit Hilfe der Messungen wurde das aus der Literatur bekannte Modell der charakteristischen Zeiten auf Drallflammen erweitert. Die vielfach zitierten Korrelationen fuer Gasturbinen-Brennkammern wurden einer eingehenden Pruefung unterzogen, da Zweifel an ihrer Gueltigkeit aufgekommen waren. Die Uebereinstimmung zwischen Messung und Rechnung ist fuer eine Reihe von Anwendungsfaellen zufriedenstellend, solange bestimmte Klassen von Brennkammern betrachtet werden. Dagegen zeigen die Untersuchungen, dass die Erstellung von Universal-Korrelationen nicht moeglich ist. Vielmehr muessen die Modellvoraussetzungen von Fall zu Fall ueberprueft und eventuell angepasst werden. Dennoch behaelt das Modell der charakteristischen Zeiten seinen Wert, wenn es darum geht, aehnliche Brenner oder Brennkammern gleicher Leistungsklassen zu beschreiben, um Tendenzen aufzuzeigen, die zur Optimierung des Schadstoffverhaltens des Brenners/Brennraumsystems dienen. Eine exakte Vorausberechnung der Schadstoffemissionen aus Verbrennungsprozessen scheint jedoch langfristig nur mit Hilfe von detaillierten Rechenverfahren moeglich zu sein.

Auswirkungen der aktivierbaren Aerosolfraktion auf die Tropfengroessenverteilung und den Eisbildungsprozess durch Tropfengefrieren: Eine detaillierte numerische Untersuchung und Ableitung eines Parametrisierungsansatzes

Das Projekt "Auswirkungen der aktivierbaren Aerosolfraktion auf die Tropfengroessenverteilung und den Eisbildungsprozess durch Tropfengefrieren: Eine detaillierte numerische Untersuchung und Ableitung eines Parametrisierungsansatzes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. In einer ersten Projektphase wurden anhand eines Luftpaketmodells mit detaillierter Beschreibung der Wolkenmikrophysik der Einfluss der chemischen Komposition der Aerosole, als Funktion des Partikelradius, auf die Bildung und zeitliche Entwicklung von Tropfengroessenverteilungen untersucht. Typische Szenarien sowohl bezueglich der Aerosolanzahlen und -groessenverteilungen als auch der Temperatur- und Feuchteprofile aus Beobachtungsdaten (z.B. von den Feldexperimenten CLEOPATRA, FELDE, NORDEX und NOSE) wurden ausgewaehlt und Sensitivitaetsstudien ueber die Auswirkungen des mittleren wasserloeslichen Anteils des Aerosols auf die Tropfenbildung durchgefuehrt. Die Resultate lassen darauf schliessen, dass eine hoehere Sensitivitaet kontinentaler Wolken bezueglich der wasserloeslichen Anteile des Aerosols im Vergleich zu maritimen Wolken vorliegt. Des weiteren wurden die Auswirkungen einer partikelradienabhaengigen Verteilung des wasserloeslichen Anteils der Aerosole auf die Tropfenpopulation untersucht. Zudem wurden die Effekte der Koexistenz wasserloeslicher und wasserunloeslicher (z.B. Mineralstaubpartikel, biologische Partikel) auf die Tropfenbildung untersucht.

Tropfengroessenmessung

Das Projekt "Tropfengroessenmessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Messung von Groesse und Verteilung der von Pflanzenschutzgeraeten erzeugten Tropfen zur Erarbeitung eines Tropfengroessen-Klassifikationssystems unter Beruecksichtigung neuer Duesen und Zerstaeuber.

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