TY - BOOK

T1 - Numerische Untersuchung der partikelinneren Effekte bei Lykopodiumstaubdeflagrationen

AU - Spijker, Christoph

N1 - nicht gesperrt

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Staubdeflagrationen sind relativ schnell ablaufende Prozesse und werden meist durch Pyrolyseansätze unter Vernachlässigung der Gradienten im Inneren des Partikels beschrieben. In dieser Arbeit anhand von Lykopodium mittels drei CFD Modellen untersucht, welche Vorgänge in diesen Partikeln stattfinden und ob die Gradienten vernachlässigbar sind. Zuerst wird die Ausbreitung der Flamme über einen an staubförmige Brennstoffe angepassten „Flame Acceleration Code“ beschrieben. In die generierten Datenfelder werden anschließend Lagrange Partikel zu Erfassung der Daten aufgegeben. Aus diesen Daten ergeben sich die Randbedingungen für ein 3D-, 1D- und 0D-Einzelpartikelmodell, welche die porösen Strukturen in den Lykopodiumpartikeln über einen Euler-Euler Ansatz beschreiben. Dieses Modell ist in der Lage die Trocknung, die Pyrolyse sowie homogene und heterogene Reaktionen zu beschreiben. Das Modell zeigt auf, dass während einer Staubdeflagration von Lykopodium keine nennenswerten Temperaturdifferenzen im Partikel auftreten. Jedoch kommt es aufgrund des Stofftransports während der Trocknung zu einer geringen Abweichung zwischen dem 3D- und 0D-Modell. Durch die Pyrolyse des Lykopodiums werden nur geringe Mengen der Ligninstruktur abgebaut, da die Verweilzeit zwischen beiden hohen Temperaturen recht kurz ist. Dies bestätigen auch Mikroskopaufnahmen verbrannter Lycopodiumpartikel.

AB - Staubdeflagrationen sind relativ schnell ablaufende Prozesse und werden meist durch Pyrolyseansätze unter Vernachlässigung der Gradienten im Inneren des Partikels beschrieben. In dieser Arbeit anhand von Lykopodium mittels drei CFD Modellen untersucht, welche Vorgänge in diesen Partikeln stattfinden und ob die Gradienten vernachlässigbar sind. Zuerst wird die Ausbreitung der Flamme über einen an staubförmige Brennstoffe angepassten „Flame Acceleration Code“ beschrieben. In die generierten Datenfelder werden anschließend Lagrange Partikel zu Erfassung der Daten aufgegeben. Aus diesen Daten ergeben sich die Randbedingungen für ein 3D-, 1D- und 0D-Einzelpartikelmodell, welche die porösen Strukturen in den Lykopodiumpartikeln über einen Euler-Euler Ansatz beschreiben. Dieses Modell ist in der Lage die Trocknung, die Pyrolyse sowie homogene und heterogene Reaktionen zu beschreiben. Das Modell zeigt auf, dass während einer Staubdeflagration von Lykopodium keine nennenswerten Temperaturdifferenzen im Partikel auftreten. Jedoch kommt es aufgrund des Stofftransports während der Trocknung zu einer geringen Abweichung zwischen dem 3D- und 0D-Modell. Durch die Pyrolyse des Lykopodiums werden nur geringe Mengen der Ligninstruktur abgebaut, da die Verweilzeit zwischen beiden hohen Temperaturen recht kurz ist. Dies bestätigen auch Mikroskopaufnahmen verbrannter Lycopodiumpartikel.

KW - Dust deflagrations

KW - pyrolysis

KW - single particle model

KW - Staubdeflagrationen

KW - Pyrolyse

KW - Trockung

KW - partikelinneren Effekte

M3 - Dissertation

ER -