T - Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

2. Grundlagen des Zerstäubungsprozesses
2.1 Überblick und Unterteilung
Der Zerstäubungsprozess ist ein wichtiger Prozess, der in vielen Bereichen seine Anwen-
20, 21
dung findet. Hier ein paar Beispiele für das sehr breite Anwendungsgebiet:
technische Anwendungen:
• In der Energiewirtschaft für Kühlung und Verbrennung.
• In Kraftfahrzeugen, Turbinen und Raketen.
• In der chemischen Industrie für Mischprozesse und Kühlung.
natürliche Prozesse:
• Regen, Wasserfalldunst, Meeresgischt
In der hier vorliegenden Studienarbeit wird der Einfluss von Parametern auf die Sprayablenkung
untersucht. Das Verhalten des Sprays in dem LDI-Injektor ist für den Verbrennungsvorgang
in der Gasturbine sehr wichtig. Erst durch die Interaktion von Spray, also feinsten Trop-
fen und der Luft, entsteht das gewünschte Äquivalenzverhältnis ζ für die Verbrennung.
Durch den Einfluss der verwirbelten Luft werden die Tropfen von ihrer Bahn abgelenkt und
bilden einen Teilchenstrom über den Brennkammerraum. Das hat dann rückwirkend Einfluss
auf die Flammenform und Stabilität der Verbrennung. Die Hauptaufgabe der Zerstäubung
einer Flüssigkeit hier Kerosin ist es, den Flüssigkeitsstrahl in einer Vielzahl von kleinen Tropfen
aufzuteilen. Es entsteht somit ein Topfenspektrum, dessen Größenverteilung statistischer
Natur ist. Die Zerstäubung führt dazu, dass sich die Phasengrenzfläche zwischen dem Kerosin
und der Luft erhöht. Je kleiner die Kerosintropfen sind, um so größer wird die Phasengrenzfläche.
Eine größere Grenzfläche hat folgende Effekte:
• Verbesserung im Stoffaustausch bei Wärmevorgängen
• Verringerung der Zündungsenergien
• Verbesserung der Gemischaufbereitung
• Verringerung der Schadstoffemissionen
• Verbesserung der Wärmefreisetzung
20 Vgl. Fritsching Udo, 2001, S.1 ff.
21 Vgl. Lefebvre Arthur H, 1989, S.19.
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