Simulation der Feinstaubentstehung bei der Kohlenstaubverbrennung:
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
München
Verlag Dr. Hut
2015
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| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Forschungsschriften des Lehrstuhls für Energiesysteme
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NOMENKLATUR XI
1 EINLEITUNG 1
1.1 ENERGIEPOLITISCHER RAHMEN 1
1.2 FEINSTAUBPARTIKEL 2
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 4
2 STAND DES WISSENS 7
2.1 KOHLESTAUBFEUERUNGEN 7
2.1.1 BRENNSTOFFZUSAMMENSETZUNG UND KOHLEVERBRENNUNG 9
2.1.2 FREISETZUNG VON MINERALISCHEN BESTANDTEILEN 17
2.1.3 FLUGASCHE 23
2.2 SIMULATION DER FEINSTAUBBILDUNG 26
2.2.1 MODELLE ZUR DISKRETISIERUNG EINER PARTIKELGROESSENVERTEILUNG 26
2.2.2 MODELLE ZUR HOMOGENEN KONDENSATION 27
2.2.3 SIMULATIONSMODELLE ZUR FEINSTAUBBILDUNG 28
2.2.4 THERMODYNAMISCHES GLEICHGEWICHT 32
2.3 VERFUEGBARE MESSTECHNIKEN UND ANALYSEMETHODEN 33
2.3.1 BRENNSTOFFCHARAKTERISIERUNG 34
2.3.2 ELEMENTARANALYSE VON ASCHEN UND MINERALISCHEN EINSCHLUESSEN ... 35
2.3.3 CHEMISCHE FRAKTIONIERUNG DER ASCHE 38
2.3.4 QUANTIFIZIERUNG DER PARTIKELGROESSE UND KLASSIERUNG 39
2.4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR FLUGASCHE-PSD 42
2.4.1 LABORMASSSTAB 42
2.4.2 GROSSTECHNISCHE ANLAGE 45
3 ZIELE UND METHODIK 47
3.1 FORSCHUNGSBEDARF 47
3.2 ZIELE 48
3.3 VORGEHENSWEISE 49
4 MODELLIERUNG DER PARTIKEL-GROESSENVERTEILUNG (PSD) 51
4.1 POPULATIONSBILANZEN 51
4.2 KONDENSATION UND PARTIKEL-INTERAKTION 55
4.2.1 HOMOGENE KONDENSATION 58
VII
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4.2.2 HETEROGENE KONDENSATION 66
4.2.3 KOLLISION UND KOAGULATION 69
5 EXPERIMENTELLE ARBEITEN 77
5.1 BRENNSTOFFCHARAKTERISIERUNG 77
5.1.1 KURZ- UND ELEMENTARANALYSE 77
5.1.2 ASCHEUNTERSUCHUNGEN 77
5.1.3 CCSEM-ANALYSEN 82
5.1.4 CHEMISCHE FRAKTIONIERUNG 87
5.2 VERSUCHE AM FLUGSTROMREAKTOR 89
5.2.1 VERSUCHSBESCHREIBUNG 90
5.2.2 ERGEBNISSE DER ELPI-MESSUNGEN 94
5.2.3 BEWERTUNG DER ELPI-MESSUNGEN 101
6 NUMERISCHES SIMULATIONSMODELL 107
6.1 IMPLEMENTIERUNG DES SIMULATIONSMODELLS 107
6.1.1 VEREINFACHENDE ANNAHMEN 107
6.1.2 IMPLEMENTIERUNG IN MATLAB 109
6.1.3 DISKRETISIERUNG 111
6.2 EINGANGSDATEN 114
6.2.1 CFD-PARTIKELTRAJEKTORIEN 114
6.2.2 SAETTIGUNGSKONZENTRATIONEN 117
6.2.3 OBERFLAECHENSPANNUNG VON OXIDEN 118
6.3 FREISETZUNG DER ASCHEMINERALIEN 120
6.3.1 QUALITATIVER FREISETZUNGSMECHANISMUS 121
6.3.2 QUANTIFIZIERUNG DER FREISETZUNG 122
6.3.3 BEWERTUNG 124
6.4 DATENAUSGABE 124
6.4.1 GRAFISCHE DARSTELLUNG 125
6.4.2 KENNZAHLEN 125
7 SIMULATIONSERGEBNISSE 127
7.1 EINFLUSS VON KOLLISIONSMECHANISMEN 127
7.2 FREISETZUNG IN DIE GASPHASE 130
7.3 VERGLEICH DER KONDENSATIONSMODELLE 134
7.4 FREISETZUNGSUNTERSUCHUNGEN DURCH OPTIMIERUNGSALGORITHMUS 136
7.5 EINFLUSS DER PROBENAHME UND ZUSAMMENSETZUNG DER PSD 142
7.6 ZUSAMMENFASSUNG 144
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 147
8.1 ZUSAMMENFASSUNG 147
8.2 AUSBLICK 149
VIII
LITERATURVERZEICHNIS 151
A HERLEITUNG DER HOMOGENEN KONDENSATION 163
B CHEMISCHES GLEICHGEWICHT 167
C BERECHNUNG VON DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN 169
C.L MOLEKULARE DIFFUSION 169
C.2 KNUDSENDIFFUSION 170
C.3 DIFFUSION IM PARTIKEL 170
C.4 PARTIKELDIFFUSION 171
D VISKOSITAET 175
D.L DIE NETZWERKBILDNER THEORIE 175
D.2 URBAIN-MODELL 175
D.3 MODELL NACH SENIOR UND SRINIVASACHAR 176
E ASCHESCHMELZMIKROSKOP 179
F DICHTE VON PARTIKELN 181
G UNTERSUCHUNGEN ZUR FREISETZUNG 183
G.L DIFFUSIONSLIMITIERTE FREISETZUNG 183
G.2 WAERMELEITUNG IN KOHLESTAUBPARTIKELN 184
G.3 FREISETZUNG VON MINERALIEN 185
G.3.1 STATIONAERE, EINSEITIGE DIFFUSION IN EINER KUGELSCHALE 186
G.3.2 MODELL FUER EXZENTRISCH ANGEORDNETE MINERALEINSCHLUESSE 187
G.3.3 BESTIMMUNG DES GLEICHGEWICHTS AN DER PARTIKELOBERFLAECHE 188
IX
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