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Spektroskopische Methoden zur Charakterisierung wandnaher Verbrennungsprozesse

Kissel, Thilo :
Spektroskopische Methoden zur Charakterisierung wandnaher Verbrennungsprozesse.
tuprints, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2011)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Spektroskopische Methoden zur Charakterisierung wandnaher Verbrennungsprozesse
Language: German
Abstract:

Aufgrund der Wechselwirkung heißer Flammen mit kalten Brennraumwänden, kann es zu einem partiellen Verlöschen der Flamme kommen, was einer der Hauptgründe für die Emission unverbrannter Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxid ist. Diese in der Grenzschicht ablaufenden Prozesse zeichnen sich durch eine hohe Komplexität aus, deren experimentelle Untersuchung das Zentrum dieser Arbeit bildet. Hierzu kommen folgende Spektroskopische Methoden zum Einsatz: Thermographische Phosphore zur Bestimmung der Oberflächentemperaturen, die kohärente anti-Stokes Raman-Spektroskopie zur Bestimmung der Gasphasentemperatur und die Laser-induzierte Fluoreszenz-Spektroskopie zur quantitativen Bestimmung der Kohlenmonoxid-Konzentration in der Gasphase und in unmittelbarer Wandnähe. Da einer der Schwerpunkte dieser Arbeit im Aufbau, der Weiterentwicklung und der Charakterisierung der genannten Methoden bestand werden nach der übersichtlichen Darstellung der Grundlagen (Kap. 2) die drei Messtechniken (Kap. 3, 4, 5) umfassend diskutiert bevor diese kombinativ an einem generischen System zum Einsatz kommen (Kap. 6). Dabei spielt die Flamme-Wand-Wechselwirkung eine entscheidende Rolle: Neben den Temperaturen und CO-Konzentrationen werden die sich ergebenden Wärmestromdichten ermittelt und vergleichend gegenüber gestellt. Weiterhin war es möglich diese quantitativen Datensätze um die relativen Verläufe der chemolumineszenten Spezies C2 zu erweitern. Das abschließende Kapitel fasst die Arbeit zusammen und skizziert zahlreiche Folgeprojekte.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The interaction of flames or hot intermediate reaction products with cooled walls of combustion chambers often results in quenching processes. These quenching processes are substantially involved in the emission of unburned hydrocarbons or carbon monoxide. These interactions take place in the boundary layer and are characterised by their high level of complexity. The aim of this work consists of the experimental investigation of these near wall reaction phenomena. For this purpose the following spectroscopic methods were applied: thermographic phosphors for the determination of surface temperatures, the coherent anti-Stokes Raman-spectroscopy for the gas phase thermometry and laser-induced fluorescence spectroscopy for the quantitative measurement of the carbon monoxide concentration in the gas phase and in the direct vicinity of the wall. As one of the emphases of this thesis consists in the composition, enhancement and characterisation of these methods, in a first step the fundamentals and the main principles of the spectroscopic methods are briefly summarised (chap. 2), before the three diagnostics are discussed (chap. 3, 4, 5). Combined measurements on a generic impinging flame burner-system are presented in chapter 6. In order to describe the complete flame-wall-interaction of the investigated object, heat fluxes in the laminar boundary layer and heat fluxes across the wall are determined and compared. These quantitative datasets are completed by the relative intensities of the chemiluminescent species C2. The last chapter (chap. 7) summarises the thesis and provides suggestions for future research in this field.English
Place of Publication: Darmstadt
Publisher: tuprints
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Zentrale Einrichtungen > Center of Smart Interfaces (CSI) > FG3 Reactive Flows and Diagnostics
Date Deposited: 16 Aug 2011 14:22
Last Modified: 07 Dec 2012 12:00
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-26698
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Dreizler, Prof. Dr. Andreas and Atakan, Prof. Dr. Burak
Refereed: 22 June 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2669
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