Entwicklung und numerische Simulation der Brennkammer eines Heißgaserzeugers ohne Ausmauerung

Abstract

Ausgehend von einer Brennerleistung von 5MW ist eine Brennkammer eines Heißgaserzeugers zu entwickeln. Da der Heißgaserzeuger nicht ausgemauert wird, sind eine optimale Brennkammergröÿe und die maximal zulässige Prozesstemperatur zu ermitteln. Es soll versucht werden, mittels geeigneter Luftzirkulation und Rezirkulation in der Brennkammer die Wandtemperaturen soweit zu reduzieren, dass eine Konstruktion ohne Ausmauerung möglich wird. Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll die Strömung in der Brennkammer mittels eines kommerziellen CFD-Programms berechnet und optimiert werden. Dabei wird das Programm Fluent der Firma Ansys verwendet. Bei dem vorliegenden Modell wird eine dreidimensionale Strömung mit Verbrennung und Wärmeübergang berechnet. Für den Entwurf der Brennkammergeometrie wurden bestehende Konstruktionen der Fa.Loesche und Fa. LBE Feuerungstechnik verglichen und daraufhin alternative und optimierte Lösungsansätze ausgearbeitet. Als Brennstoff wird Erdgas verwendet.<br />

The aim is to develop a combustion chamber of a hot gas generator based on a burner capacity of 5MW. Due to the fact that the hot gas generator won´t be lined with refractory, the ideal size of the combustion chamber as well as the maximum permissible process temperature need to be determined. The attempt is to reduce the wall temperature to a point where the construction without a refractory lining can be done through an adequate circulation of air and recirculation within the combustion chamber. This thesis deals with the ow in the combustion chamber which shall be calculated and optimized with the use of a commercial CFD Program. The programme Fluent from the company Ansys is used. In the model presented, a three-dimensional flow with combustion and heat transfer will be calculated. In order to be able to come up with a proper draft for the combustion chamber, existing constructions from Loesche and LBE Feuerungstechnik were compared and various alternative, optimized methods of resolution were developed.<br />Natural gas was used as a combustible.