untersuchungen zur selbstzündung von bio-synthetischen dieseltropfen (BIOSPRAY)

abstract

Zur Reduzierung der CO2-Emissionen aus Verbrennungskraftmaschinen wird in Zukunft der verstärkte Einsatz von flüssigen Brennstoffen aus Biomasse der zweiten Generation erwartet. Diese, durch Fischer-Tropsch Synthese aus unspezifischer Biomasse hergestellten Brennstoffe stellen insbesondere für Verbrennungsmotore und Flugzeug-Gasturbinen eine interessante umweltfreundliche und sozialkompatible Alternative zu fossilen Kraftstoffen dar.

Die durch die bisherigen Arbeiten der Antragsteller erarbeitete Experimentdatenbank soll um Stoffwerte zur Selbstzündung von Tropfen des aus Biomasse durch Fischer-Tropsch Synthese gewonnenen Diesel erweitert werden. Des Weiteren soll ein Modellkraftstoff entwickelt werden, der aus möglichst wenigen synthetischen Komponenten besteht und der das bio-synthetische Diesel bzgl. seiner Zündeigenschaften gut repräsentiert. Eine Methode zur numerischen Simulation der Spray-Selbstzündung soll auf der Grundlage der Ergebnisse der Fallturmversuche durch Erweiterung des „Closed vessel“- Code zum „Spraylet“- Code entwickelt werden. Dieser Code simuliert auch Tropfenwechselwirkungen.

Die experimentellen Daten, welche für die Modellkraftstoff-Entwicklung und besonders für die Evaluierung, Weiterentwicklung und Optimierung der numerischen Simulation benötigt werden, liefert eine berührungslose, lasergestützten Zünddiagnostik auf der Basis von Formaldehyd. Als metastabiles Zwischenprodukt dient Formaldehyd als Indikator für die Cool-flame-Zündung. Hierzu wird der in Vorgängerprojekten entwickelte – in der Fallkapsel mitfallende – dioden-gepumpte Scheibenlaser „ADL“ (Advanced Disk Laser) verwendet, welcher eine hohe Zeitauflösung (ms) ermöglicht. Durch die hiermit mögliche Laserdiagnostik an Formaldehyd unter Mikrogravitations-Bedingungen, werden Daten (z.B. Zündverzugszeit, Formaldehyd-Verteilung, …) unter kontrollierten Experimentbedingungen gewonnen. Dies gestattet eine Weiterentwicklung der Numerik und legt somit die Grundlage für eine spätere Anwendung unter Normalbedingungen.

• M. Reimert, G. Marks, C. Eigenbrod; "Diesel, Bio-Diesel, GTL-/BTL-Diesel, n-Heptan und n-Tetradekan/AMN: Experimenteller Vergleich der Selbstzündung von Einzeltropfen", 24. Deutscher Flammentag, VDI-Berichte 2056, S. 97 - 102, 2009

experiment year: 2011
number of drops: 77

experiment year: 2010
umber of drops: 125

experiment year: 2009
number of drops: 100

experiment year: 2008
number of drops: 20