Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Ursachen und Reduzierung der CH4-Emissionen in Biogasmotoren; Teilvorhaben 2

Anschrift
Leibniz Universität Hannover - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Technische Verbrennung
30167 Hannover
Welfengarten 1 a
Kontakt
Prof. Friedrich Dinkelacker
Tel: +49 511 762-2438
E-Mail: dinkelacker@itv.uni-hannover.de
FKZ
22407612
Anfang
01.11.2012
Ende
31.12.2015
Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen des Vorhabens werden die innermotorischen Einflussparameter auf die Methan-Emissionen von Erd- und Biogasmotoren untersucht. Ziel ist die Entwicklung von Wissen und Methoden, die eine Optimierung der Verbrennung bei Gasmotoren mit einer Steigerung des Wirkungsgrades und gleichzeitiger Reduktion der Kohlenwasserstoff-Emissionen erlauben. Es werden Maßnahmen zur innermotorischen Reduktion dieser Emissionen aufgezeigt. Zur Erreichung des Forschungszieles ist eine enge Kooperation der beiden beteiligten Forschungsstellen (Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (LVK) an der TU-München; Institut für Technische Verbrennung (ITV) an der Leibniz Universität Hannover) vorgesehen. Am LVK in München werden alle experimentellen Versuche durchgeführt, am ITV in Hannover findet die Modellierung und Berechnung der innermotorischen Vorgänge statt. Hierbei werden die Ergebnisse reaktionskinetischer Simulationen in CFD-Simulationen integriert, sodass ein Simulationswerkzeug zur Berechnung der Methan-Emission entsteht. Durch Messungen des LVK validierte Simulationen bilden die Grundlage für eine Übersicht zum Einfluss diverser motorischer Parameter auf diese Emission. Hieraus werden konstruktive Maßnahmen zur innermotorischen Reduktion des Schadstoffs abgeleitet.
Ergebnisdarstellung
Eine Berechnungsmethode wurde entwickelt, um eine Vorhersage der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (UHC) aus möglichen Quellen im Motor zu treffen. Diese Methode berücksichtigt komplexe 3D-Geometrien, das lokale turbulente Strömungsfeld sowie die Reaktionskinetik zusammen. Dieser hybride Ansatz bedeutet die Kopplung der detaillierte Chemie mit 3D-CFD (Computational fluid dynamics). Ein turbulenter Flamelet Ansatz wird angewendet, um die turbulente Flammenausbreitung zu beschreiben. Die laminaren Geschwindigkeiten für die motorischen Bedingungen werden mittels detaillierter Chemie anhand 1-D kinetischer Berechnungen ermittelt. Das Flammenlöschen an der Wand und die Nachoxidation der UHC werden durch separate Modelle berücksichtigt. Ein neues Nachoxidationsmodell wurde entwickelt, das eine detaillierte Chemie mit der Diffusion sowie Konvektionsvorgänge berücksichtigt. Die 3D-CFD Simulationen sind mit Fünf Fällen validiert worden, die Ergebnisse sind zufriedenstellend mit einer Genauigkeit unter Fünfzehn Prozent. Der Trend steigender UHC mit magerem Gasgemisch ist deutlich zu sehen. Die Simulationen können auch einzelne UHC Quellen wie z.B. Flammenlöschen an der Wand, Brennraumspalten und Ventileüberschneidung quantitativ zugeordnet werden. Diese Methode der 3D-CFD kann für die Entwicklung der zukünftigen Gasmotoren verwendet werden.

neue Suche

Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe
Förderprogramm "Nachwachsende Rohstoffe"
Leitfaden Förderung
Leitfaden für das Einreichen von Skizzen und Anträgen im Rahmen des BMEL-Förderprogramms Nachwachsende Rohstoffe
Förderportal des Bundes
easy-Online
Formularschrank des BMEL
Anbieter und Produkte
Bauer Hubert